Mecanismo del Potencial de Acción Neuronal

Si un estímulo provoca un descenso en la negatividad de la neurona tan alto como para pasar un «potencial de umbral» de aproximadamente -40 mV, entonces ocurre lo que llamamos potencial de acción, y la neurona sale de su estado de reposo de aproximadamente -70 mV. Para que el potencial de acción alcance un pico de +40 mV aproximadamente, la membrana de la neurona debe despolarizarse. Eso ocurre por la entrada de Na⁺ al medio interno, quedando con carga positiva, y el interior negativo. Una vez alcanzado el pico, la membrana comienza a repolarizarse; para ello actúan los canales de potasio y la bomba de Na⁺/K⁺, liberando K⁺ al medio externo y restaurando la polaridad original de la membrana. Sin embargo, la salida de K⁺ produce una hiperpolarización de la membrana que llega a los -90 mV. Con el tiempo, la polaridad normal (-70 mV) se restaura, volviendo la neurona a su potencial de reposo. Este proceso genera un impulso nervioso que se propaga a lo largo del axón de manera continua cuando no existe mielina, o de manera saltatoria cuando sí hay mielina, siendo esta última más rápida. El impulso nervioso no pierde intensidad cuando es propagado.

Conceptos Clave

Potencial de Reposo

Toda célula que no está excitada no está conduciendo estímulos, por lo que está generando un potencial de reposo (-40 a -90 mV).

Potencial de Acción

Es cuando el estímulo alcanza el umbral y se produce un cambio de polarización de la membrana.

Potencial Umbral

Nivel de despolarización necesario para desencadenar un potencial de acción.

Despolarización

La despolarización es una disminución del valor absoluto del potencial de membrana en una neurona.^[1] El potencial de membrana de una neurona en reposo es normalmente negativo en la zona intracelular (-70 mV).

Hiperpolarización

La hiperpolarización es cualquier cambio en el potencial de membrana de la célula que hace que esté más polarizada. Es decir, la hiperpolarización es un incremento en el valor absoluto del potencial de membrana de la célula. Así pues, los cambios en el voltaje de la membrana en los que el potencial de membrana se hace más netamente positivo o negativo son hiperpolarizaciones.

Repolarización

La repolarización es el proceso por el cual la membrana recupera su potencial de reposo (polaridad negativa interna).

Polarización

La polarización es el proceso por el cual, en un conjunto originariamente indiferenciado, se establecen características o rasgos distintivos que determinan la aparición en él de dos o más zonas mutuamente cargadas.

Sinapsis

La sinapsis^[1] es una unión (funcional) intercelular especializada entre neuronas^[2] o entre una neurona y una célula efectora (casi siempre glandular o muscular).

Sinapsis Eléctrica

Es una sinapsis en la que la transmisión entre la primera neurona y la segunda neurona no se produce por la secreción de un neurotransmisor, como sucede en las sinapsis químicas, sino por el paso de iones de una célula a otra a través de «uniones gap».

Sinapsis Química

La sinapsis química se establece entre células que están separadas entre sí por un espacio de unos 20-30 nanómetros (nm), la llamada hendidura sináptica. La liberación de neurotransmisores es iniciada por la llegada de un impulso nervioso (o potencial de acción), y se produce mediante un proceso muy rápido de secreción celular: en el terminal nervioso presináptico, las vesículas que contienen los neurotransmisores permanecen ancladas y preparadas junto a la membrana sináptica. Cuando llega un potencial de acción, se produce una entrada de iones calcio a través de los canales de calcio dependientes de voltaje. Los iones de calcio inician una cascada de reacciones que terminan haciendo que las membranas vesiculares se fusionen con la membrana presináptica y liberando su contenido a la hendidura sináptica. Los receptores del lado opuesto de la hendidura se unen a los neurotransmisores y fuerzan la apertura de los canales iónicos cercanos de la membrana postsináptica, haciendo que los iones fluyan hacia o desde el interior, cambiando el potencial de membrana local. El resultado es excitatorio en caso de flujos de despolarización, o inhibitorio en caso de flujos de hiperpolarización. El que una sinapsis sea excitatoria o inhibitoria depende del tipo o tipos de iones que se canalizan en los flujos postsinápticos, que a su vez es función del tipo de receptores y neurotransmisores que intervienen en la sinapsis.

Comparación entre Sinapsis Eléctrica y Química

Una sinapsis eléctrica es aquella en la que la transmisión entre la primera neurona y la segunda no se produce por la secreción de un neurotransmisor, como en las sinapsis químicas (véase más abajo), sino por el paso de iones de una célula a otra a través de uniones gap, pequeños canales formados por el acoplamiento de complejos proteicos, basados en conexinas, en células estrechamente adheridas.

Las sinapsis eléctricas son más rápidas que las sinapsis químicas, pero menos plásticas; por lo demás, son menos propensas a alteraciones o modulación porque facilitan el intercambio entre los citoplasmas de iones y otras sustancias químicas. En los vertebrados, son comunes en el corazón y el hígado.

Las sinapsis eléctricas tienen tres ventajas muy importantes:

• Transmisión bidireccional de los potenciales de acción, a diferencia de la sinapsis química que solo posee comunicación unidireccional.
• Sincronización en la actividad neuronal, lo cual hace posible una coordinada acción entre ellas.
• Comunicación más rápida que en las sinapsis químicas, debido a que los potenciales de acción pasan a través del canal proteico directamente sin necesidad de la liberación de neurotransmisores.

Flujo Iónico y Potencial de Acción

Iones Na⁺ y K⁺:

• Se abren canales y permiten el ingreso de Na⁺.
• El interior queda positivo y el exterior negativo.
• El reposo se restablece liberando K⁺ del medio interior.

Fases del Potencial de Acción de una Neurona

1. Despolarización
2. Repolarización
3. Hiperpolarización
4. Potencial de Reposo