Unidad 2:

Sistema

nervioso

Profesor: Nicolás Soto L.

Objetivo

Comprender cómo se genera y transmite

un impulso nervioso en las neuronas.

Modelo de Hodgkin y

Huxley

El modelo de Alan Lloyd Hodgkin y Andrew Huxley,

propuesto en 1952, describe cómo se inician y transmiten

los potenciales de acción en las neuronas, a partir de

mecanismos iónicos que ocurren a través de la membrana.

Cálculo de la energía potencial de cada ión a ambos lados de la membrana.

La energía potencial de la membrana en reposo queda definida

principalmente por el potasio.

Resistencia eléctrica

A mayor temperatura del conductor,

mayor es su resistividad

Componentes de la membrana que

participan en la transmisión del

impulso eléctrico

Canal de

Sodio

Sensible a

Voltaje

Bomba Sodio-Potasio

Potencial de membrana en reposo

Durante el estado de reposo se mantiene una gradiente de concentración de los iones positivos y negativos a ambos lados de la membrana de la neurona. Este gradiente es mantenido por la bomba de sodio y potasio.

Los canales iónicos pasivos difunden Na+ hacia el interior de la célula y K+ hacia el exterior, a favor del gradiente de concentración (difusión facilitada). La bomba sodio-potasio se encarga de mantener el desequilibrio iónico.

Potencial de membrana en reposo

Un estímulo umbral provoca un cambio en la polaridad de la membrana, de tal manera que se produzca el impulso nervioso o potencial de acción. Un estímulo subumbral no alcanza a producir cambios en la polaridad. Un estímulo supraumbral provoca cambios en la polaridad, lo mismo que el umbral.

Tipos de Estímulos

Membrana Plasmática de la Neurona

Punto A Fase de despolarización: se abren los canales sensibles al voltaje para sodio y éste entra a la célula en forma masiva, por ello el potencial de membrana pasa de negativo (-70 mV), a positivo (+35 mV).

Potencial de Acción

Impulso nervioso

Estímulo Umbral

Punto B Fase de repolarización: se cierran los canales de sodio y se abren los de potasio, los cuales salen de la célula en forma masiva, por ello el potencial de membrana de positivo pasa a negativo.

Impulso nervioso

Potencial de Acción

Punto C Fase de hiperpolarización: la salida de iones potasio es tan masiva que la membrana se torna más negativa de lo que estaba en reposo (-90 mV), con ello se produce un período refractario en que la neurona no se puede despolarizar. Los canales sodio y potasio están cerrados.

Potencial de Acción

Impulso nervioso

Punto D Fase de polarización: se retorna al estado de reposo gracias a la acción de la bomba sodio-potasio, que intercambia los iones en forma activa (usa ATP), ahora la membrana se puede despolarizar.

Impulso nervioso

Potencial de Acción

Ejemplo de Potencial de Acción en el Cardiomiocito

Periodo Refractario

Periodo Refractario: Ejemplo de Potencial de acción en el cardiomiocito, y sus respectivos periodos refractarios.

Criterio Canal de

Sodio

sensible a

voltaje

Canal de

Potasio

sensible a

voltaje

Canal de

escape de

Sodio

Canal de

escape de

Potasio

Bomba

Sodio/Pota

sio

Tipo de

transporte

(pasivo-

activo)

Movimient

o de los

iones

(extracelul

ar-

intracelular

)

Responde

a

diferencias

de voltaje

Actividad: Completa la siguiente tabla

Un estímulo umbral provoca un cambio en la polaridad de la membrana, de tal manera que se produzca el impulso nervioso o potencial de acción. Un estímulo subumbral no alcanza a producir cambios en la polaridad. Un estímulo supraumbral provoca cambios en la polaridad, lo mismo que el umbral.

Tipos de Estímulos

Características del Impulso Nervioso: • Unidireccional, pero se puede generar en cualquier sitio de la neurona y propagarse. • Responde a la ley del todo o nada. • Es continuo en membranas sin vainas de mielina; es saltatorio cuando hay presencia de vainas de mielina.

Factores que afectan la velocidad del impulso nervioso • Temperatura: a mayor temperatura, mayor velocidad.

• Diámetro del axón: a mayor diámetro, mayor velocidad • Presencia de vaina de mielina: la vaina de mielina hace más rápido el impulso, ya que es saltatorio (se despolariza en los nódulos de Ranvier solamente). Sin vaina el impulso es continuo.

Criterio Canal que participa

Bomba Sodio/Potasio

Potencial de membrana

Iones que participan

Polarización

Despolarización

Repolarización

Hiperpolarización

Actividad: Completa la siguiente tabla de acuerdo a la

participación en el potencial de acción

En una neurona típica, la presencia de la vaina de mielina recubriendo el axón permite que éste A)conduzca potenciales de acción a mayor velocidad. B) mantenga su temperatura de operación. C) no genere periodos refractarios. D) produzca potenciales de acción más grandes. E) posea un período refractario menos prolongado.

Pregunta PSU

ALTERNATIVA CORRECTA

A

Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, PSU 2009.

¿Qué significado tiene el hecho de que la membrana neuronal sufra una hiperpolarización? A)Los estímulos umbrales son incapaces de generar respuesta neuronal. B) El potencial de membrana se torna positivo. C) Un estímulo supraumbral genera una respuesta de mayor amplitud que la normal. D) La membrana neuronal pierde Na+ luego de la estimulación. E) Los estímulos infraumbrales se suman para lograr la estimulación neuronal.

Pregunta PSU

ALTERNATIVA CORRECTA

A

Si el estímulo es débil no se generará el impulso,

es necesario una intensidad umbral (mínimo)

Después de superado el umbral de excitación,

el impulso se produce de igual forma, no tiene

mayor intensidad, lo que se conoce como Ley

del Todo o nada.

*Al disparar un arma, se requiere un punto

critico de presión, lo que hace que la bala

salga. No por apretar mas fuerte la bala saldrá

a mayor velocidad*

Intensidad y Frecuencia

La frecuencia con que se generan los

impulsos SI provoca respuestas diferentes.

Ej.: un pinchazo genera impulsos que se

propagan con mucha mas frecuencia que

el roce de una pluma, que generará

impulsos mas espaciados en el tiempo.

¿Cómo distingue nuestro SN la intensidad del estímulo

recibido?

La magnitud es la

misma, lo que

cambia es la

frecuencia con que

se generan los

impulsos nerviosos

Mientras más

intenso sea el

estímulo, mayor

será la frecuencia

¿De qué depende la velocidad

del impulso?

•Diámetro del axón

•Presencia de vaina de mielina

•Temperatura (los impulsos se conducen mas

lento a bajas T°)

Tipos de

conducció

n del

Impulso Nervioso

Conducción saltatoria

Conducción continua

Continua

Se produce una

despolarización

continua de la

membrana del axón,

más una onda de re-

polarización.

Esto ocurre en

neuronas sin vaina de

mielina.

Saltatoria

El potencial de acción “salta” de un nodo de

Ranvier en otro, por lo que el proceso es mucho

mas rápido y requiere de menos energía.

La vaina de mielina actúa como aislante y permite

que el impulso viaje mas rápido.

Tipos de

conducción

del Impulso Nervioso

Actividad.

1. ¿Qué relación se establece entre potencial

de reposo y excitabilidad?

2. ¿A que tipo de transporte corresponde la

bomba de sodio/potasio?

3. ¿Qué características tiene este tipo de

transporte?

4. ¿Qué sucedería si la bomba de

sodio/potasio fuera inhibida?

5. Si una neurona se mantuviese

hiperpolarizada, ¿es posible que vuelva a

responder frente a un estímulo?