L'impulso nervoso ha natura elettrica; la sua velocità di trasmissione è molto variabile. La trasmissione dell'impulso è garantita dalla differenza di potenziale elettrico che si crea a causa della diversa concentrazione di ioni sodio e potassio tra l'interno della cellula e il liquido extracellulare in cui è immersa.
Il liquido ha una concentrazione di ioni sodio superiore a quella del citoplasma della cellula. Viceversa, la concentrazione di ioni potassio è minore. Questa situazione è stabile grazie al trasporto attivo dei due ioni. La distribuzione ineguale di ioni determina una differenza di carica tra interno ed esterno (-70 mV): questo valore (potenziale di membrana) rappresenta il potenziale a riposo del neurone.
Quando lo stimolo arriva lungo il primo tratto dell'assone, l'equilibrio tra ioni interni ed esterni viene alterato; gli ioni sodio passano nel citoplasma in grandi quantità, modificando lo stato elettrico interno che prende il nome di potenziale d'azione (+30 mV). In quel tratto il fenomeno dura pochi secondi, poi tutto ritorna alla normalità.
Le sfrangiature dell'assone terminano con dilatazioni dette bottoni sinaptici. In essi si trovano delle vescicole che contengono neurotrasmettitori. Esiste una piccolissima zona di separazione tra una cellula nervosa e l'altra. E' la sinapsi, la struttura che consente la trasmissione dell'impulso nervoso tra due neuroni adiacenti.
Sulla membrana del neurone esistono recettori che si collegano ai neurotrasmettitori, generando così un nuovo potenziale d'azione. Al termine della sua azione il neurotrasmettitore deve essere rimosso per consentire il ritorno allo stato normale della cellula.
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