Entendiendo la Corriente Electroquímica y el Potencial de Acción en Neuronas

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Corriente Electroquímica en Neuronas

La corriente electroquímica es producida por un flujo de iones a través de la membrana plasmática de la neurona, propagándose por la membrana de esta célula.

Potencial de Reposo o Membrana

  • Diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana cuando no está conduciendo impulsos.
  • Se produce por la diferencia de concentración de iones entre el interior y el exterior de la membrana.
  • En reposo, el lado interno es negativo (-) y el externo positivo (+) (está polarizado). Potencial de reposo: -70 mV.
  • Líquido tisular: alta concentración de sodio, cloro y calcio; líquido intracelular: alta concentración de potasio, fosfato, magnesio y gran cantidad de proteínas de carga negativa (-).
  • En reposo, los canales iónicos o proteicos específicos para K+ están abiertos, permitiendo el movimiento por difusión facilitada desde el líquido tisular (alta permeabilidad para potasio).
  • Los canales iónicos para Na+ están cerrados (baja permeabilidad para sodio).
  • Las proteínas de carga negativa (por su tamaño) no pueden salir al líquido tisular, lo que determina que el potencial de membrana sea negativo.

Equilibrio Iónico

El equilibrio iónico permite un potencial de reposo de -70 mV, gracias a la bomba Na+-K+, que bombea 3 iones Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior de la membrana neuronal.

Sistema Nervioso

  • Los receptores sensoriales transforman estímulos en señales electroquímicas.
  • Se produce un cambio de potencial de reposo cuando se sobrepasa un cierto umbral, lo que genera un potencial de acción a través de la membrana de la neurona.

Potencial de Acción

El potencial de acción es un fenómeno electroquímico, producido por un cambio de concentración de iones entre el medio intracelular y extracelular, así como un cambio de permeabilidad de la membrana para Na+ y K+.

  • Al producirse, el potencial cambia de -70 mV a +35 mV, dura 1/1000 s y regresa a su valor inicial.
  • El cambio de permeabilidad se produce por la estimulación de Na+ y K+.
  • Un estímulo débil provoca un movimiento de iones local (estímulo subumbral).
  • Una intensidad suficiente para producir un potencial de reacción (umbral) genera el potencial de acción máximo.
  • Un estímulo mayor que el umbral no varía, ya que se alcanza el potencial de acción (ley de todo o nada).
  • El potencial de acción genera una sensación intensa, mientras que los estímulos separados por intervalos grandes producen una sensación débil.
  • La intensidad, sensación o velocidad se determina por la frecuencia.

De Reposo a Acción

Despolarización

La despolarización es el aumento de la permeabilidad de Na+ por su apertura, que se activa por voltaje, ingresando Na+.

  • El potencial de la membrana cambia de -70 mV a +35 mV, invirtiendo la polaridad de la membrana (lado interno positivo y externo negativo).
  • Este proceso se produce a lo largo del axón.

Repolarización

La repolarización es la inversión de polaridad hacia el estado de reposo.

  • Se produce por el cierre de los canales de Na+ y la apertura de los canales de K+.
  • Los iones K+ salen al líquido tisular y el potencial de la membrana vuelve a -70 mV.

Periodo Retractorio

Es el tiempo que la membrana demora en repolarizarse y no puede recibir otro potencial de acción.

Hiperpolarización

Se produce por la salida de iones K+ y/o el ingreso de iones Cl-, lo que hace que la membrana sea más negativa.

  • El potencial puede ser mayor a -70 mV, actuando la bomba Na+-K+.

Velocidad de Conducción del Impulso Nervioso

  • Depende del diámetro del axón y la presencia o ausencia de la vaina de mielina.
  • A mayor diámetro del axón, mayor es la velocidad del impulso nervioso.
  • Las fibras nerviosas mielinizadas tienen una velocidad mayor, mientras que las no mielinizadas son más lentas.
  • La despolarización ocurre solo en los nódulos de Ranvier en las fibras mielinizadas.

Sinapsis

La sinapsis es la unión funcional entre dos neuronas que permite el paso del impulso nervioso de una neurona a otra.

  • Neurona Presináptica: Conduce el impulso nervioso hacia la sinapsis.
  • Neurona Postsináptica: Transmite el impulso nervioso desde la sinapsis a otra neurona.

Sinapsis Eléctrica

Es la corriente electroquímica de presináptica a postsináptica, donde las neuronas están unidas y el paso de una neurona a otra es posible por canales proteicos (conexones) presentes en la membrana plasmática neuronal. La conducción es bidireccional.

Sinapsis Química

Las neuronas presináptica y postsináptica están separadas. El botón sináptico es la zona terminal del axón (onda de despolarización) incapaz de cruzar un espacio a otro, utilizando neurotransmisores para transmitir el impulso nervioso desde el axón al soma de la neurona siguiente. Esta sinapsis es unidireccional.

  • Solo el axón presináptico libera neurotransmisores.
  • El botón sináptico y la hendidura sináptica son donde fluyen los neurotransmisores.

Vesícula Sináptica

Las vesículas sinápticas liberan neurotransmisores en la hendidura sináptica, excitando a la neurona postsináptica.

Mitocondrias

Las mitocondrias suministran energía en forma de ATP para sintetizar moléculas de neurotransmisores.

Características de la Sinapsis

  • Retardo Sináptico: Se produce un retraso en la transmisión del impulso nervioso debido a la distancia que deben recorrer los neurotransmisores.
  • Sumación: Serie de impulsos que activan la sinapsis.
  • Fatiga de la Sinapsis: La transmisión sináptica sucesiva puede llevar al agotamiento de los neurotransmisores.
  • La sinapsis puede facilitar o bloquear el impulso nervioso (sinapsis excitatorias o inhibitorias).
  • Las sinapsis son afectadas por drogas que intervienen con el neurotransmisor.

Neurotransmisores y Características

Los neurotransmisores son sintetizados dentro de la neurona. Los de alto peso molecular, como los neuropeptidos, se fabrican en el soma, mientras que los de bajo peso se producen en el axón. Se liberan como respuesta a un impulso nervioso y deben ser inactivados después de estimular a la neurona postsináptica por acción de enzimas específicas o reabsorción por el botón sináptico de la neurona presináptica.

  • Los neurotransmisores pueden producir sinapsis excitatorias, aumentando Na+ en la neurona postsináptica.
  • O pueden ser inhibitorios, disminuyendo Na+ y/o aumentando la permeabilidad de Cl-, lo que lleva a la hiperpolarización.

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