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Curva de potencial de acción
A medida que un potencial de acción (impulso nervioso) se desplaza por un axón, se produce un cambio de polaridad en la membrana del axón. En respuesta a la señal de otra neurona, los canales iónicos de sodio (Na+) y potasio (K+) se abren y se cierran cuando la membrana alcanza su potencial umbral. Los canales de Na+ se abren al comienzo del potencial de acción y el Na+ se desplaza hacia el axón, provocando la despolarización. La repolarización se produce cuando los canales de K+ se abren y el K+ sale del axón, creando un cambio de polaridad entre el exterior de la célula y el interior. El impulso desciende por el axón en una sola dirección, hasta la terminal del axón, donde envía señales a otras neuronas.
En fisiología, un potencial de acción (PA) se produce cuando el potencial de membrana de una localización celular específica sube y baja rápidamente:[1] esta despolarización hace que las localizaciones adyacentes se despolaricen de forma similar. Los potenciales de acción se producen en varios tipos de células animales, denominadas células excitables, entre las que se encuentran las neuronas, las células musculares, las células endocrinas y en algunas células vegetales.
Potencial umbral
Las neuronas son esencialmente dispositivos eléctricos. En la membrana celular (el límite entre el interior y el exterior de una célula) hay muchos canales que permiten que los iones positivos o negativos entren y salgan de la célula.
Normalmente, el interior de la célula es más negativo que el exterior; los neurocientíficos dicen que el interior está alrededor de -70 mV con respecto al exterior, o que el potencial de membrana en reposo de la célula es de -70 mV.
Este potencial de membrana no es estático. Sube y baja constantemente, dependiendo sobre todo de las entradas procedentes de los axones de otras neuronas. Algunas entradas hacen que el potencial de membrana de la neurona sea más positivo (o menos negativo, por ejemplo, de -70 mV a -65 mV), y otras hacen lo contrario.
Estas entradas se denominan respectivamente excitatoria e inhibitoria, ya que promueven o inhiben la generación de potenciales de acción (la razón por la que algunas entradas son excitatorias y otras inhibitorias es que los diferentes tipos de neuronas liberan diferentes neurotransmisores; el neurotransmisor utilizado por una neurona determina su efecto).
Potencial de acción de Harvard
Un potencial de acción neuronal es una inversión rápida del potencial de membrana provocada por cambios rápidos en la permeabilidad de la membrana plasmática al Na+ y al K+. VNa y VK son los potenciales de equilibrio para el Na+ y el K+, respectivamente. Véase el texto para más detalles.
Ahora que entendemos los mecanismos responsables de la generación y manipulación del potencial de membrana, podemos abordar la cuestión de cómo las células del sistema nervioso (en particular las neuronas) generan impulsos nerviosos. Los impulsos nerviosos son las señales eléctricas por las que las neuronas se comunican entre sí y también con otras células del cuerpo. El impulso nervioso se denomina potencial de acción. Un potencial de acción es una breve inversión del potencial de membrana (Fig. 1). En reposo, el Vm de una neurona está en torno a -70 mV (cerca de VK), pero durante un potencial de acción, el Vm se acerca transitoriamente a +50 mV (cerca de VNa). A continuación, el Vm vuelve rápidamente al potencial de reposo e incluso va brevemente más allá del potencial de reposo para acercarse a VK antes de volver finalmente al valor de reposo de unos -70 mV. El proceso completo dura unos 3-5 ms. Esta inversión de potencial de más de 100 mV es responsable de la señalización eléctrica en el sistema nervioso, y es la base de la transmisión de información en el sistema nervioso. En esta conferencia, aprenderemos los mecanismos que dan lugar al potencial de acción. En la siguiente lección, veremos cómo esta señal eléctrica puede viajar a lo largo de las proyecciones axonales de las neuronas para llegar a otras neuronas, o a otras células del cuerpo.
Estimulación del potencial de acción
Las funciones del sistema nervioso -sensación, integración y respuesta- dependen de las funciones de las neuronas subyacentes a estas vías. Para entender cómo las neuronas son capaces de comunicarse, es necesario describir el papel de una membrana excitable en la generación de estas señales. La base de esta comunicación es el potencial de acción, que demuestra cómo los cambios en la membrana pueden constituir una señal. El estudio del funcionamiento de estas señales en circunstancias más variables implica una mirada a los potenciales graduales, que se tratarán en la siguiente sección.
La mayoría de las células del cuerpo utilizan partículas cargadas, los iones, para crear una carga a través de la membrana celular. Anteriormente, se demostró que esto forma parte del funcionamiento de las células musculares. Para que los músculos esqueléticos se contraigan, basándose en el acoplamiento excitación-contracción, se requiere la entrada de una neurona. Ambas células utilizan la membrana celular para regular el movimiento de iones entre el líquido extracelular y el citosol.
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