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La legge del tutto o niente è un principio che afferma che la forza di una risposta di una cellula nervosa o di una fibra muscolare non dipende dalla forza dello stimolo . Se uno stimolo è al di sopra di una certa soglia, un nervo o una fibra muscolare si attiverà.
Secondo la legge del tutto o niente, per un singolo neurone o per una singola fibra muscolare si verificherà una risposta completa oppure nessuna risposta.
Indice
Come funziona la legge del “tutto o niente”?
Se uno stimolo è abbastanza forte, si verifica un potenziale d’azione e un neurone invia informazioni lungo un assone lontano dal corpo cellulare e verso la sinapsi . I cambiamenti nella polarizzazione cellulare determinano la propagazione del segnale lungo la lunghezza dell’assone.
Il potenziale d’azione è sempre una risposta completa. Non esiste un potenziale d’azione “forte” o “debole”. Invece, è un processo tutto o niente. Ciò riduce al minimo la possibilità che le informazioni vengano perse lungo il percorso.
Questo processo è simile all’azione di premere il grilletto di una pistola. Una pressione molto leggera sul grilletto non sarà sufficiente e la pistola non sparerà. Quando viene applicata una pressione adeguata al grilletto, tuttavia, sparerà.
La velocità e la forza del proiettile non sono influenzate dalla forza con cui si preme il grilletto. La pistola spara o non spara. In questa analogia, lo stimolo rappresenta la forza applicata al grilletto mentre lo sparo della pistola rappresenta il potenziale d’azione.
Come il segnale innesca un potenziale d’azione
Nel suo normale stato di riposo, l’interno di un neurone è di circa -70 millivolt. Quando viene attivata dallo stimolo, la membrana si depolarizza, causando l’apertura dei canali ionici. Di conseguenza, gli ioni sodio entrano in azione e cambiano la polarizzazione dell’assone.
Una volta che la cellula si depolarizza fino alla soglia richiesta, il potenziale d’azione si attiverà. Come afferma la legge del tutto o niente, questa azione non è graduata: o avviene, o non avviene.
Uno stimolo potrebbe far entrare il sodio nella cellula, ma potrebbero entrare nella cellula troppo pochi ioni. Ciò significa che la cellula non raggiungerà la soglia richiesta e non si attiverà.
Determinazione dell’intensità dello stimolo
Il corpo deve ancora determinare la forza o l’intensità di uno stimolo. È importante sapere, ad esempio, quanto è calda una tazza di caffè quando ne prendi un sorso iniziale, o determinare con quanta forza qualcuno ti sta stringendo la mano.
Per misurare l’intensità dello stimolo, il sistema nervoso si basa su due fonti di informazioni:
- La frequenza con cui un neurone si attiva : un neurone che si attiva a una frequenza maggiore indica uno stimolo di intensità più forte.
- Quanti neuroni si attivano in un dato momento : anche numerosi neuroni che si attivano simultaneamente o in rapida successione indicherebbero uno stimolo più forte.
Se sorseggi il tuo caffè quando è molto caldo, i neuroni sensoriali nella tua bocca risponderanno rapidamente. Una stretta di mano molto decisa da parte di un collega potrebbe causare sia una rapida attivazione neurale sia una risposta da parte di molti neuroni sensoriali nella tua mano. In entrambi i casi, la frequenza e il numero di neuroni che si attivano forniscono informazioni preziose sull’intensità dello stimolo originale.
Secondo la legge di velocità, più uno stimolo è intenso, più velocemente il neurone si attiverà. In altre parole, uno stimolo forte farà sì che il neurone si attivi molto più velocemente di uno debole.
La velocità con cui un neurone può attivarsi è determinata dal suo periodo refrattario assoluto, che è il periodo di tempo successivo all’attivazione di una cellula, durante il quale non può generare un altro potenziale d’azione indipendentemente dall’intensità dello stimolo
Ricapitolare
Ciò che determina la forza o l’intensità di un segnale non è il potenziale d’azione, bensì la velocità e il numero di neuroni che si attivano simultaneamente.
Esempi di risposta tutto o niente
Alcuni esempi della risposta tutto o niente possono essere osservati in diverse situazioni sensoriali e percettive. Ad esempio:
- Toccare una padella calda
- Annusare un profumo delizioso
- Sentire il freddo di un bicchiere d’acqua
- Rilevare la dolcezza di un pezzo di caramella
In ogni caso, le informazioni sensoriali vengono trasmesse tramite i potenziali d’azione che trasportano il segnale al cervello. Una volta raggiunta la soglia per innescare un impulso elettrico, il nervo si attiva e trasmette le informazioni sensoriali. Questo è un esempio della legge del tutto o niente in azione.
Sono la velocità e la frequenza con cui il nervo si attiva a fornire informazioni al cervello sull’intensità dello stimolo. Quindi, toccare una padella calda, ad esempio, provocherebbe la rapida attivazione di un impulso nervoso che si tradurrebbe in una risposta immediata.
Scoperta della legge del tutto o niente
La legge del tutto o niente fu descritta per la prima volta nel 1871 dal fisiologo Henry Pickering Bowditch. Nelle sue descrizioni della contrazione del muscolo cardiaco, spiegò: “Uno shock di induzione produce una contrazione o non la fa in base alla sua forza; se lo fa, produce la contrazione più grande che può essere prodotta da qualsiasi forza di stimolo nelle condizioni del muscolo in quel momento”.
Sebbene la legge del tutto o niente fosse stata inizialmente applicata ai muscoli del cuore, in seguito si scoprì che anche i neuroni e altri muscoli rispondono agli stimoli secondo questo principio.
Riepilogo
La legge del tutto o niente è un principio importante che descrive come le cellule nervose o si attivano a piena potenza o no. Grazie a ciò, le informazioni importanti non perdono potenza mentre vengono trasportate al cervello, assicurando che le persone siano in grado di rispondere agli stimoli ambientali.