Le cellule nervose nel sistema nervoso inviano segnali chiamati potenziali d’azione, durante i quali il soma, o il corpo cellulare del neurone, invia un segnale elettrico lungo l’assone. Quando non segnala, un neurone è iperpolarizzato, il che significa che ha una carica negativa rispetto all’esterno. Quando un potenziale segnale d’azione attraversa l’assone, provoca la depolarizzazione della cellula o una carica più positiva. Al termine del segnale, la cellula passa attraverso la ripolarizzazione, dove ritorna alla sua polarizzazione negativa originale.
Un neurone è costituito da un soma, o corpo cellulare, da cui i dendriti si estendono come rami di un albero. Ad un’estremità del neurone, c’è un lungo cavo chiamato assone, che termina nei pulsanti sinaptici. I segnali eccitatori e inibitori viaggiano dagli altri neuroni ai dendriti e al corpo cellulare, e questi segnali vengono sommati al poggio dell’assone, che si riposa poco prima dell’inizio dell’assone. Questi segnali possono iperpolarizzare o depolarizzare la cellula. La ripolarizzazione riporta la cella al suo stato di riposo.
Iperpolarizzazione, depolarizzazione e ripolarizzazione di un neurone sono tutte causate dal flusso di ioni, o molecole cariche, dentro e fuori la cellula. Quando una cellula è a riposo, questi canali ionici rimangono chiusi, tuttavia, quando il potenziale di membrana raggiunge un certo punto, chiamato potenziale di soglia, si aprono. Il corpo della cellula riceve messaggi da altre cellule che depolarizzano o iperpolarizzano la cellula e, se vengono ricevuti abbastanza messaggi, la cellula raggiungerà il potenziale di soglia.
Quando viene raggiunto il potenziale di soglia, i canali di potassio e sodio si aprono, consentendo agli ioni di potassio e sodio caricati positivamente di entrare nella cellula. Allo stesso tempo, i canali del cloruro consentono agli ioni cloruro caricati negativamente di lasciare la cellula. Ciò provoca la depolarizzazione, in cui la cellula è caricata meno negativamente rispetto a quando è a riposo.
Dopo che il potenziale d’azione depolarizza la cellula, inizia il processo di ripolarizzazione. I canali del sodio e del potassio si chiudono, impedendo agli ioni carichi positivamente di entrare nella cellula. Allo stesso tempo, gli ioni cloruro caricati negativamente ritornano nella cellula.
La prima parte della ripolarizzazione è chiamata periodo refrattario e ci sono due fasi di questa fase, il periodo refrattario assoluto e il periodo refrattario relativo. Durante il periodo refrattario assoluto, la cellula rifiuta di generare un altro potenziale d’azione. Durante il periodo refrattario relativo, è possibile che la cellula generi un altro potenziale d’azione, tuttavia richiede un segnale più grande del solito. Questo periodo refrattario di ripolarizzazione si verifica perché c’è un’iperpolarizzazione della cellula dovuta all’afflusso di ioni potassio dopo che è passato un potenziale d’azione.