Señales eléctricas en las neuronas

Salvador López Guadíán5 ACNE-M

Las neuronas se comunican entre si mediante dos tipos de señales eléctricas: los potenciales graduados y los potenciales de acción.

Para comprender las funciones de los potenciales graduados y los de acción, podemos tomar como ejemplo lo que hace nuestro sistema nervioso para que nosotros podamos percibir la superficie lisa de un bolígrafo.

Señales eléctricas en las neuronas

1. Mientras tocamos el bolígrafo, se desarrolla un potencial graduado en los receptores sensitivos de la piel de nuestros dedos.2. El potencial graduado estimula el axón de la neurona sensitiva para que inicie el potencial de acción nervioso, que se dirige a lo largo del axón hacia el SNC y este causa la liberación de neurotransmisores en la sinapsis con una interneurona.

Señales eléctricas en las neuronas

3. El neurotransmisor estimula la interneurona para que inicie un potencial graduado en sus dendritas y en su cuerpo celular4. En respuesta a este potencial graduado, el axón de la interneurona produce un potencial de acción nervioso. Este se desplaza a lo largo del axón y de ello resulta la liberación de neurotransmisores en la próxima sinapsis con otra interneurona.

Señales eléctricas en las neuronas

5. Este proceso de liberación de neurotransmisores en la sinapsis, seguido de la formación de un potencial graduado y luego de un potencial de acción nervioso ocurre una y otra vez a medida que se activan interneuronas localizadas en sectores superiores al encéfalo.

Señales eléctricas en las neuronas

Al comenzar a escribir con el bolígrafo el SN responde de la siguiente manera:

6. Un estimulo en el cerebro produce un potencial graduado en las dendritas y en el cuerpo celular de una neurona motora superior, esta neurona hace sinapsis con una neurona motora inferior situada en el SNC y de esta forma provoca la contracción de un músculo esquelético. Este potencial graduado genera luego la producción de un potencial de acción nervioso en la neurona superior seguido de la liberación de neurotransmisores.

Señales eléctricas en las neuronas

7. El neurotransmisor origina un potencial graduado en una neurona motora inferior, un tipo de neurona motora que inerva directamente las fibras musculares esqueléticas. El potencial graduado desencadena un potencial de acción nervioso y luego la liberación de neurotransmisores en la unión neuromuscular que se forma con las fibras musculares esqueléticas que controlan el movimiento de los dedos.

Señales eléctricas en las neuronas

8. El neurotransmisor estimula la formación de un potencial de acción muscular en estas fibras musculares, que provocan la contracción de las fibras musculares de los dedos, permitiéndonos escribir. Los potenciales graduados y de acción se producen porque las membranas de las neuronas contienen tipos diferentes de canales iónicos que se abren o se cierran, en respuesta a estímulos específicos.

Señales eléctricas en las neuronas

Los potenciales graduados y los potenciales de acción se producen porque las membranas de las neuronas contienen canales iónicos que permiten el paso de iones específicos a través de la membrana plasmática. Las señales eléctricas que producen las neuronas dependen de 4 tipos de canales:

1. Canales pasivos.2. Canales dependientes de ligandos.3. Canales accionados mecánicamente.4. Canales dependientes de voltaje.

Canales iónicos

1. Las compuertas de los canales pasivos alternan al azar entre las posiciones abierta y cerrada, tienen muchos mas canales pasivos para el ion potasio que para el ion sodio, se encuentran en casi todas las células, incluyendo las dendritas y cuerpos celulares de todas las neuronas.

Canales pasivos

2. Los canales dependientes de ligandos se abren y cierran en respuesta a estímulos químicos específicos. Se localizan en las dendritas de algunas neuronas sensitivas, como los receptores del dolor.

Canales dependientes de ligandos

3. Los canales accionados mecánicamente se abren o se cierran luego de una estimulación mecánica. La fuerza ejercida distorsiona la posición de reposo del canal y abren su compuerta. Como ejemplo tenemos a los receptores auditivos del oído.

Canales accionados mecánicamente

Los canales dependientes del voltaje se abren en respuesta a un cambio en su potencial de membrana, estos canales participan en la generación y conducción de potenciales de acción en los axones de todos los tipos de neuronas.

Canales dependientes de voltaje

El potencial de membrana en reposo es la consecuencia de la pequeña acumulación de iones negativos en el citosol a lo largo de la superficie interna de la membrana y de la acumulación semejante de iones positivos en el líquido extracelular, a lo largo de la superficie externa de la membrana. Esta forma de separación de cargas es una forma de energía potencial. Mientras mayor sea la diferencia de cargas, mayor sera el potencial de la membrana.

Potencial de membrana en reposo

El potencial de membrana de reposo se origina a partir de 3 factores:

1.La distribución desigual de diversos iones en el líquido extracelular y el citosol.2.Incapacidad de la mayoría de los aniones para abandonar la célula.3. La naturaleza electrogénica de las ATPasas /

Potencial de membrana en reposo

Un potencial graduado es una pequeña desviación del potencial de membrana que hace que esta se halle mas polarizada ( con el interior más negativo) o bien menos polarizada. Cuando la respuesta polariza aun mas a la membrana se denomina potencial graduado hiperpolarizante, cuando la respuesta torna a la membrana menos polarizada , se denomina potencial graduado despolarizante.

Potenciales Graduados

Un potencial graduado se produce cuando un estímulo hace que los canales activados mecánicamente o los canales dependientes de ligando se abran o cierren en la membrana plasmática de una célula excitable. Los potenciales graduados se producen fundamentalmente en las dendritas y cuerpos celulares de las neuronas.

Nos referimos a estas señales eléctricas como graduadas ya que varían en amplitud de acuerdo con la intensidad del estímulo.

Potenciales Graduados

Según la cantidad de canales iónicos que se abran o cierren y de cuanto tiempo permanezcan abiertos, la señal será mas intensa o mas débil.

La apertura o cierre de los canales iónicos altera el flujo de iones específicos a través de la membrana y produce un flujo de corriente localizado; esto significa que se propaga hacia regiones adyacentes a lo largo de la membrana plasmática en cualquier dirección desde el origen del estímulo. Este modo de viajar se denomina conducción decremental.

Potenciales Graduados

Un potencial de acción consiste en una secuencia de procesos que suceden con rapidez y disminuyen o revierten el potencial de membrana y que finalmente lo restablecen al estado de reposo.

Un potencial de acción consiste en tres fases:

1. Fase de despolarización.2. Fase de repolarización.3. Fase de poshiperpolarización.

Potenciales de acción

Un potencial de acción de produce en la membrana del axón de una neurona cuando la despolarización alcanza cierto nivel denominado umbral.

Un potencial de acción de acción depende de un estimulo que sea capaz de llevar el potencial de membrana a un nivel umbral.

Un potencial umbral es generado a base de un estímulo umbral, mas no de un estimulo subumbral.

Potenciales de acción

Cuando un estímulo produce la despolarización de la membrana hasta un nivel umbral, los canales dependientes de voltaje se abren rápidamente. El flujo de entrada de modifica el potencial de membrana desde un valor de -55mV a +30mV.

Cada canal de dependiente de voltaje tiene dos compuertas separadas: una compuerta de activación y una de inactivación.

Fase de despolarización

Poco tiempo después de que se abren las compuertas de activación de los canales de dependientes de voltaje, se cierran las compuertas de inactivación.

El canal se encuentra en estado inactivado. Ahora además de la apertura de los canales de , una despolarización que alcance el nivel umbral también provocara una apertura de canales de .

Fase de repolarización

Mientras que los canales de permanecen abiertos, el egreso del puede ser lo suficientemente importante como para producir una fase de poshiperpolarización.

Durante esta fase el potencial de membrana se torna aun mas negativo. A medida que los canales de se cierran el potencial de membrana retorna a los valores de reposo de -70mV.

Fase de Poshiperpolarización

El tiempo luego del inicio de un potencial de acción durante el cual una célula excitable no puede generar otro potencial de acción se denomina período refractario.

Periodo refractario absoluto: ni siquiera un estímulo muy intenso podrá iniciar un segundo potencial de acción.

Periodo refractario relativo: intervalo de tiempo durante el cual un segundo potencial de acción puede ser iniciado, pero solo por un estimulo mas potente de lo normal.

Periodo refractario