Fisiología del Potencial de Acción: Rol de Iones y Transmisión Nerviosa

Funciones de Otros Iones Durante el Potencial de Acción

Los iones con carga negativa (aniones) no difusibles en el interior del axón nervioso son cruciales.

• Son los responsables de la carga negativa en el interior de la fibra.
• Incluyen los aniones de las moléculas proteicas y de muchos compuestos de fosfato orgánico, compuestos de sulfato y similares.

Iones Calcio

• El calcio coopera con el sodio (o actúa en su lugar) en algunas células para producir la mayor parte del potencial de acción.
• Al igual que la bomba de sodio, la bomba de calcio bombea iones calcio desde el interior hasta el exterior de la membrana celular, creando un gradiente de concentración de iones calcio de aproximadamente 10.000 veces.
• Hay canales de calcio activados por voltaje; cuando se abren, fluyen hacia el interior de las fibras tanto iones calcio como iones sodio (estos canales también se denominan Ca-Na).
• Los canales de calcio se activan lentamente y precisan hasta 10 o 20 veces más tiempo para su activación que los canales de sodio (canales lentos).

Aumento de la Permeabilidad de los Canales de Sodio por Déficit de Iones Calcio

• Cuando hay déficit de iones calcio, los canales de sodio se activan (abren) por un aumento muy pequeño del potencial de membrana desde su nivel normal, muy negativo.
• Por lo tanto, la fibra nerviosa se hace muy excitable, y a veces descarga de manera repetitiva sin provocación en lugar de permanecer en su estado de reposo.
• Es necesario que la concentración de ion calcio disminuya solo un 50% por debajo de su concentración normal para que se produzca la descarga espontánea en algunos nervios periféricos, produciendo con frecuencia tetania muscular.

Proceso de Reexcitación Necesario para la Ritmicidad Espontánea

La hiperpolarización se refiere a una negatividad mucho mayor de lo normal en la fibra muscular, debido a la salida de potasio en la fase 3 del potencial de acción.

Características Especiales de la Transmisión de Señales en los Troncos Nerviosos

Fibra Nerviosa Mielinizada

• Proceso saltatorio:
  1. Aumenta la velocidad de transmisión nerviosa en la fibra.
  2. Solo se despolarizan los nódulos, permitiendo una pérdida de iones tal vez 100 veces menor.
• Nódulos de Ranvier:
  • Considerados el sitio donde se realiza el potencial de acción nervioso.
• Velocidad de conducción nerviosa: En fibras mielinizadas, puede alcanzar hasta 120 m/s.

Excitación: El Proceso de Generación del Potencial de Acción

Cualquier factor que haga que los iones sodio comiencen a difundir hacia el interior a través de la membrana en un número suficiente puede desencadenar la apertura regenerativa automática de los canales de sodio.

Esto puede deberse a:

• Un trastorno mecánico de la membrana.
• Efectos químicos sobre la membrana.
• El paso de electricidad a través de la membrana.

Excitación de una Fibra Nerviosa por un Electrodo Metálico Cargado Negativamente

• El método habitual para excitar un nervio o un músculo en el laboratorio experimental es aplicar electricidad a la superficie del nervio o del músculo mediante dos electrodos pequeños, uno de los cuales contiene carga negativa y el otro positiva.
• La causa es que el potencial de acción se inicia por la apertura de canales de sodio activados por el voltaje.

Umbral de Excitación y Potenciales Locales Agudos

Un estímulo eléctrico negativo débil puede ser capaz de excitar una fibra.