El Impulso Nervioso: Funcionamiento, Propagación y Estructura Neuronal

El Impulso Nervioso: Mecanismos Fundamentales

La Neurona: Célula Especializada en Comunicación

La neurona es una célula especializada en generar y propagar impulsos nerviosos. Este proceso es posible gracias al flujo de iones (principalmente Na⁺ y K⁺) a través de su membrana plasmática.

Potencial de Reposo: La Neurona en Calma

Cuando una neurona está en reposo, existe una distribución desigual de iones a ambos lados de la membrana. En el interior celular, hay una gran concentración de aniones (como los fosfato) y una cantidad significativamente mayor de potasio (K⁺) en comparación con el exterior. En el medio extracelular, por otro lado, predomina una mayor concentración de sodio (Na⁺) y aniones cloruro (Cl^-).

Este reparto desigual se debe fundamentalmente a dos factores:

• La permeabilidad selectiva de la membrana: En reposo, la membrana es mucho más permeable al K⁺ que al Na⁺. El K⁺ tiende a salir de la célula a favor de su gradiente de concentración, lo que provoca un aumento de cargas positivas en el exterior de la membrana.
• La acción de la bomba de sodio-potasio: Esta proteína transportadora expulsa activamente tres iones de Na⁺ fuera de la célula por cada dos iones de K⁺ que introduce, consumiendo energía en forma de ATP. Esto ayuda a mantener las diferencias de concentración iónica.

Esta salida neta de cargas positivas genera una diferencia de potencial eléctrico entre el exterior (que se vuelve positivo) y el interior (que se vuelve negativo) de aproximadamente -70 mV (milivoltios). Este valor se denomina potencial de reposo. En este estado, se dice que la membrana neuronal está polarizada.

Potencial de Acción: La Generación del Impulso Nervioso

En la membrana neuronal existen canales iónicos sensibles a voltaje, especialmente canales de sodio y canales de potasio.

Cuando llega a la neurona un estímulo de suficiente intensidad, se alcanza el umbral de excitación. Esto provoca la apertura rápida de los canales de sodio dependientes de voltaje. Como resultado, el Na⁺ entra masivamente a la célula, a favor de su gradiente electroquímico.

La entrada de Na⁺ (cargas positivas) invierte la polaridad de la membrana: el interior de la neurona se vuelve positivo y el exterior, negativo. La diferencia de potencial alcanza ahora un valor aproximado de +40 mV. Este cambio eléctrico rápido y transitorio se llama potencial de acción o impulso nervioso. Durante este evento, la membrana se considera despolarizada.

La neurona obedece a la ley del todo o nada: si el estímulo no alcanza el umbral, no se genera un potencial de acción; si el estímulo iguala o supera el umbral, se genera un potencial de acción completo, siempre de la misma amplitud. No existen potenciales de acción de valores intermedios.

La apertura de los canales de sodio es breve. Poco después de abrirse, se inactivan. Casi simultáneamente, se abren los canales de potasio dependientes de voltaje. Esto facilita la salida masiva de K⁺ de la célula, lo que lleva a la repolarización de la membrana, es decir, el interior vuelve a ser negativo y el exterior positivo, restableciéndose el potencial de reposo.

Fases Clave del Impulso Nervioso:

• Reposo: Membrana polarizada (aprox. -70 mV). Canales de Na⁺ y K⁺ dependientes de voltaje cerrados. Bomba Na⁺/K⁺ activa.
• Estímulo y Despolarización (Potencial de Acción): Estímulo alcanza el umbral. Apertura rápida de canales de Na⁺, entrada masiva de Na⁺. Inversión de la polaridad (aprox. +40 mV).
• Repolarización: Cierre (inactivación) de canales de Na⁺. Apertura de canales de K⁺, salida de K⁺. Restablecimiento del potencial de reposo.
• Período Refractario: Breve lapso durante el cual la neurona no puede generar otro potencial de acción (o requiere un estímulo mucho mayor). Se divide en absoluto (canales de Na⁺ inactivados) y relativo (membrana hiperpolarizada).

Propagación del Impulso Nervioso

El potencial de acción generado en un punto de la membrana del axón se propaga a las zonas adyacentes, generando el mismo fenómeno de despolarización de forma secuencial. Esto ocurre porque la entrada de Na⁺ en una zona despolarizada crea corrientes locales que despolarizan la región vecina hasta su umbral, abriendo sus canales de sodio.

El mensaje nervioso se desplaza como una onda de despolarización a lo largo del axón. Conforme la onda de despolarización avanza, la zona que acaba de experimentar el potencial de acción se repolariza rápidamente, volviendo a ser impermeable al Na⁺ y preparándose para un posible nuevo estímulo tras el período refractario.

El período refractario asegura que el impulso nervioso se propague en una sola dirección (generalmente desde el soma hacia los terminales axónicos) y limita la frecuencia de disparo de los potenciales de acción. Dura aproximadamente una o dos milésimas de segundo.

El impulso nervioso se propaga con mayor velocidad en los axones con mielina. La mielina es una capa aislante que envuelve el axón, interrumpida a intervalos regulares por los nódulos de Ranvier. En estas fibras, la generación de potenciales de acción solo ocurre en los nódulos de Ranvier. Este tipo de propagación se denomina conducción saltatoria, ya que el impulso parece 'saltar' de nódulo en nódulo. La conducción saltatoria no solo es más rápida, sino que también ahorra energía, ya que la bomba de sodio-potasio solo necesita actuar intensamente en los nódulos.

La Neurona: Estructura Fundamental del Sistema Nervioso

La neurona es la unidad anatómica y fisiológica fundamental del sistema nervioso, especializada en la recepción, procesamiento y transmisión de información.

Componentes Principales de la Neurona

Generalmente, una neurona presenta un aspecto estrellado y consta de las siguientes partes:

• Cuerpo celular o soma: Es el centro metabólico de la neurona, contiene el núcleo (con el material genético) y la mayoría de los orgánulos celulares.
• Dendritas: Son múltiples prolongaciones cortas y ramificadas que surgen del soma. Su función principal es recibir señales (impulsos nerviosos o estímulos) de otras neuronas o de células sensoriales.
• Axón: Es una prolongación única, generalmente más larga que las dendritas, que se origina en una región del soma llamada cono axónico. El axón está especializado en la conducción del impulso nervioso desde el soma hacia otras neuronas, músculos o glándulas. Solo se ramifica en su extremo final, formando los botones terminales o sinápticos.

Los botones sinápticos contienen vesículas cargadas de sustancias químicas llamadas neurotransmisores, que son liberados para transmitir la señal a la siguiente célula.

El axón puede estar rodeado por una cubierta aislante llamada vaina de mielina. Esta vaina está formada por células de Schwann en el sistema nervioso periférico (SNP) y por oligodendrocitos en el sistema nervioso central (SNC). Como se mencionó, la vaina de mielina está interrumpida por los nódulos de Ranvier, que son cruciales para la conducción saltatoria.

Los axones con recubrimiento de mielina (fibras mielínicas) conducen los impulsos nerviosos a una velocidad significativamente mayor que los axones sin mielina (fibras amielínicas).

Partes Clave de la Neurona (Resumen Estructural):

• Soma (cuerpo celular): Contiene el núcleo y la maquinaria metabólica.
• Núcleo: Alberga el material genético (ADN).
• Dendritas: Estructuras receptoras de señales.
• Axón: Prolongación conductora del impulso nervioso.
• Nódulo de Ranvier: Interrupciones en la vaina de mielina que permiten la conducción saltatoria.
• Células de Schwann: Células gliales que forman la vaina de mielina en el SNP.
• Botones terminales (sinápticos): Extremos del axón que liberan neurotransmisores para la comunicación interneuronal.