La tipica cellula nervosa, chiamata anche neurone, ha parti strutturali e funzionali distinte. Il suo corpo principale, chiamato soma, genera un impulso elettrico. Quel segnale viaggia attraverso una lunga e sottile estensione chiamata suo assone. Proprio come un filo elettrico domestico deve essere coperto da un manicotto esterno di isolamento, la membrana assonica funziona come una guaina protettiva per la trasmissione bioelettrica. Una membrana chimicamente precisa e sana è necessaria per un cervello umano e un sistema nervoso perfettamente funzionanti.
Un singolo filo microscopico di assone nel corpo umano può essere corto, ma può anche essere lungo 4,9 piedi (1,5 metri) o più. All’altra estremità terminale di un assone, il segnale elettrico si scarica. Potrebbe rilasciare l’energia per eccitare un altro neurone, contrarre un muscolo o per qualsiasi numero di altre funzioni corporee, incluso il ragionamento intelligente. Nel caso del passaggio del segnale ad un altro neurone, il corpo cellulare ricevente presenta piccole e brevi sporgenze chiamate dendriti. Dall’assone ai dendriti, il segnale attraversa un piccolo spazio tra loro chiamato sinapsi.
Le cellule nervose hanno solo un assone e il suo segnale elettrico scorre in una sola direzione. Tuttavia, l’assone può essere suddiviso e ramificato ripetutamente in numerose estremità terminali. Ciò è particolarmente importante nel cervello, in cui un singolo impulso elettrico può stimolare più altri neuroni. La risultante cascata di estremità dei terminali di diramazione può essere in migliaia. Un ulteriore aggravio delle connessioni sono sinapsi “en passant” in cui i dendriti di altri nervi si agganciano sull’asta assonica stessa, non sulle loro estremità terminali.
La struttura e le proprietà chimiche della membrana assonale sono ciò che le consente di contenere una carica elettrica, forzare il suo flusso in una direzione e trasferire il segnale ad altre cellule del corpo. Per la maggior parte, per la maggior parte dei tipi di cellule nervose, l’assone è isolato all’interno di una guaina protettiva chiamata mielina. Questo strato della membrana assonale viene pizzicato a intervalli regolari chiamati “nodi di Ranvier”. Queste lacune senza mielina amplificano efficacemente il segnale elettrico in ingresso, forzando la sua rapida trasmissione unidirezionale. Il segnale non è una singola onda ininterrotta; pulsa all’interno dell’assone da nodo a nodo.
L’integrità e la salute della membrana assonale sono note per essere una delle chiavi per debilitare le malattie neurologiche, come la sclerosi multipla (SM). La SM è causata dalla de-mielinizzazione degli assoni neurali. Altri disturbi includono un trauma temporaneo alla guaina mielinica chiamato neurapraxia che blocca la capacità di un nervo di condurre l’elettricità e di solito provoca perdita di sensibilità sensoriale o controllo muscolare dell’area interessata.
La membrana degli assoni è necessariamente progettata per contenere una carica elettrica, per impedirne la fuga. Tuttavia, questo è ciò che sembra accadere alle estremità terminali di un assone. Gli scienziati che studiano la struttura molecolare della membrana e la composizione chimica delle sinapsi ora comprendono che il trasferimento del segnale è in realtà uno chimico. L’energia elettrica alimenta i cambiamenti nelle sostanze chimiche, in particolare sodio e potassio, consentendo loro di attraversare le membrane attraverso proteine ??cave specializzate chiamate canali ionici.