Actividad eléctrica en los axones

Potencial de membrana en reposo

• Todas las células del cuerpo mantienen una diferencia de potencial (voltaje) a través de la membrana, o potencial de membrana en reposo (rmp, de resting membrane potential), en el cual el interior de la célula tiene carga negativa en comparación con el exterior de la célula (p. ej., en neuronas es de −70 mV). Esta diferencia de potencial depende en gran parte de las propiedades de permeabilidad de la membrana plasmática.

Fenómeno del todo o nada

• El fenómeno del todo-nada en la generación de un potencial de acción de una fibra nerviosa se refiere al hecho de que, una vez que se alcanza el umbral de excitación, se produce un potencial de acción completo:
  • Umbral de excitación: Es el nivel mínimo de estimulación que una fibra nerviosa debe alcanzar para desencadenar un potencial de acción. Si el estímulo no alcanza este umbral, no se producirá un potencial de acción.
  • Todo-nada: Una vez que el umbral de excitación es alcanzado, se generará un potencial de acción completo, independientemente de la intensidad del estímulo. En otras palabras, si el estímulo es lo suficientemente fuerte como para alcanzar el umbral, se desencadenará un potencial de acción de la misma magnitud que si el estímulo fuera mucho más intenso.
• Este fenómeno es crucial para la transmisión de señales en el sistema nervioso, ya que asegura que la información se transmita de manera confiable y constante.

Potencial de acción

• El potencial de acción es una respuesta eléctrica que ocurre en las células nerviosas cuando se produce un estímulo. Es un cambio muy breve que dura milisegundos, transitorio, regenerativo y es muy intenso, es una forma en que las células se excitan
• La permeabilidad de la membrana del axón al Na⁺ y K⁺ depende de canales con compuerta que se abren en respuesta a la estimulación. La difusión neta de estos iones ocurre en dos etapas: primero, el Na⁺ se mueve hacia el axón, después el K⁺ se mueve hacia afuera. Este flujo de iones, y los cambios en el potencial de membrana que suceden, constituyen un evento llamado potencial de acción.

Fases

• Potencial de reposo.
  • Es el estado basal de la motoneurona, donde aún no se ha producido ninguna alteración. En esta fase se abren los canales de Potasio (K⁺) del exterior de la membrana y los de Sodio (Na⁺) del interior de la membrana. Esto hace que salgan tres iones de sodio por dos de potasio que entran. En esta fase el interior de la membrana está entre -90mV y -70mV (negativamente cargada), ya que salen más iones positivos de los que entran.
• Despolarización.
  • Es el momento en que se origina el potencial de acción o impulso nervioso. Se abren los canales de Sodio del exterior y empiezan a entrar corrientes de Sodio al interior de la membrana. Si tenemos un valor negativo y vamos sumando valores positivos es fácil entender que el valor será cada vez menos negativo hasta alcanzar incluso valores positivos (Alrededor de 30mV).
• Repolarización.
  • Es la fase donde la célula vuelve a tener una carga negativa. Los canales exteriores de sodio se cierran y ya no entran más a la célula. Se abren los canales del potasio del interior, que como ya sabéis también es positivo. Sin embargo, el potasio está muy concentrado dentro de la célula y menos fuera de ella. Entonces lo que ocurre no es que, entre más potasio, que volvería a la célula más positiva sino que sale de la célula hacia el exterior, restando carga positiva a la que ya había y volviéndola de nuevo negativa.
• Hiperpolarización o periodo refractario.
  • El período refractario se define como el lapso de tiempo posterior a la generación del potencial de acción durante el cual la célula excitable no puede producir otro potencial de acción. Existen dos fases dentro de este período: absoluto (refractariedad absoluta) y relativo (refractariedad relativa).
    
  • La carga eléctrica sigue haciéndose más negativa según sigue saliendo el potasio hasta el punto de hiperpolarizarse. Este nivel de carga supera el potencial que había en reposo. Justo en este momento los canales de potasio se cerrarán. Y finalmente la célula volverá a quedar en su estado de reposo.

Excitabilidad

• Aunque todas las células tienen un potencial de membrana, sólo algunos tipos de células se ha mostrado que alteren su potencial de membrana en respuesta a la estimulación. Un aspecto fundamental de las características fisiológicas de las neuronas y las células musculares es su capacidad para producir y conducir estos cambios del potencial de membrana. Esa capacidad se denomina excitabilidad o irritabilidad.

Conducción

• Un potencial de acción sirve como el estímulo de despolarización para la producción del siguiente potencial de acción en el axón.
  1. En axones amielínicos, los potenciales de acción se producen con fracciones de un micrómetro de separación. En un axón amielínico, cada placa de membrana que contiene canales de Na⁺ y K⁺ puede producir un potencial de acción. Así, los potenciales de acción se producen a lo largo de toda la longitud del axón.
  2. En axones mielinizados, Los potenciales de acción sólo ocurren en los nódulos de Ranvier y parecen “saltar” de un nódulo a otro, proceso llamado conducción saltatoria. Los axones mielinizados conducen el potencial de acción más rápido que los amielínicos. Esto se debe a que los axones mielinizados tienen canales sensibles a voltaje sólo en los nódulos de Ranvier, que tienen una separación de alrededor de 1 mm.