Las neuronas se comunican entre sí a través de breves señales eléctricas conocidas como potenciales de acción. Son cambios breves en el voltaje a través de la membrana debido al flujo de ciertos iones dentro y fuera de la neurona. En este artículo, discutiremos cómo se genera un potencial de acción (PA) y cómo se produce la conducción de un potencial de acción.

El Potencial de Membrana en Reposo

El potencial de membrana en reposo de las células varía dependiendo del tipo de célula., Para las neuronas, normalmente se encuentra entre -50 y-75mV. Este valor depende de los tipos de canales iónicos que están abiertos y las concentraciones de diferentes iones en los fluidos intracelulares y extracelulares durante el estado de reposo. En las neuronas, K+ y los aniones orgánicos se encuentran típicamente en una concentración más alta dentro de la célula que fuera, mientras que Na+ y Cl – se encuentran típicamente en concentraciones más altas fuera de la célula.

esta diferencia en las concentraciones proporciona un gradiente de concentración para que los iones fluyan hacia abajo cuando sus respectivos canales están abiertos., Por lo tanto, los iones K+ se moverían fuera de las células, mientras que los iones Na+ y Cl – se moverían dentro de la célula. En el estado de reposo, la célula es principalmente permeable a K+, como tal, esto ejerce la mayor influencia sobre el potencial de membrana de reposo de los tres iones. Puede encontrar más información sobre la generación potencial en reposo aquí.

Estos gradientes de concentración se mantienen por la acción de la ATPasa Na+/K+ a través del transporte activo, que a su vez permite mantener el potencial de membrana.,

Fig 1-Diagrama que muestra los iones involucrados en el ajuste del potencial de membrana en reposo, así como la dirección de los gradientes de concentración de iones.

generación de potenciales de acción

durante el estado de reposo, el potencial de membrana surge porque la membrana es predominantemente permeable a K+. Un potencial de acción comienza en el montículo del axón como resultado de la despolarización. Durante la despolarización, los canales de iones de sodio controlados por voltaje se abren debido a un estímulo eléctrico., A medida que los iones de sodio se precipitan hacia la célula, su carga positiva empuja el potencial dentro de la célula de negativo a más positivo.

si se alcanza un potencial umbral, entonces se produce un potencial de acción. Los potenciales de acción solo ocurrirán si se alcanza un umbral. Por lo tanto, se describen como «todo o nada». Además, si se alcanza el umbral, entonces se obtendrá la respuesta máxima.

una vez que la célula ha sido despolarizada, los canales de iones de sodio controlados por voltaje comienzan a cerrarse., La carga positiva elevada dentro de la celda hace que los canales de potasio dependientes del voltaje se abran, los iones K+ ahora bajan su gradiente electroquímico fuera de la celda. A medida que el K+ sale de la célula, el potencial de membrana se vuelve más negativo y comienza a acercarse al potencial de reposo.

normalmente, la repolarización sobrepasa el potencial de membrana en reposo, haciendo que el potencial de membrana sea más negativo. Esto se conoce como hiperpolarización. Es importante tener en cuenta que la Na+/K+ ATPasa no está involucrada en el proceso de repolarización tras un potencial de acción.,

Cada potencial de acción es seguido por un período refractario. Este período Se puede dividir en:

• El período refractario absoluto que ocurre una vez que los canales de sodio se cierran después de un Pa. Los canales de sodio entran entonces en un estado inactivo durante el cual no pueden ser reabiertos, independientemente del potencial de membrana.

y

• El período refractario relativo que ocurre cuando los canales de sodio salen lentamente de la inactivación. Durante este período, la neurona puede ser excitada con estímulos más fuertes que los que normalmente se necesitan para iniciar una Pa., Al principio del período refractario relativo, la fuerza del estímulo requerido es muy alta. Gradualmente se vuelve más pequeño a lo largo del período refractario relativo a medida que más canales de sodio se recuperan de la inactivación.

propagación de potenciales de acción

los potenciales de acción se propagan a lo largo de los axones de las neuronas a través de corrientes locales. Las corrientes locales inducen la despolarización de la membrana axonal adyacente y cuando ésta alcanza un umbral, se generan potenciales de acción adicionales., Las áreas de la membrana que se han despolarizado recientemente no volverán a despolarizarse debido al período refractario, lo que significa que el potencial de acción solo viajará en una dirección.

estas corrientes locales eventualmente disminuirían en carga hasta que ya no se alcance un umbral. La distancia que esto tomaría depende de la capacitancia y resistencia de la membrana:

• capacitancia de la membrana – la capacidad de almacenar carga. La menor capacitancia resulta en una mayor distancia antes de que el umbral ya no se alcance.,
• Resistencia de membrana-depende del número de canales iónicos abiertos. Cuanto menor sea el número de canales abiertos, mayor será la resistencia de la membrana. Una mayor resistencia de la membrana da como resultado una mayor distancia antes de que el umbral ya no se alcance.

axones Mielinizados

para permitir la conducción rápida de señales eléctricas a través de una neurona y hacerlas más eficientes energéticamente, ciertos axones neuronales están cubiertos por una vaina de mielina. La vaina de mielina rodea el axón para formar una capa aislante., Más información sobre la vaina de mielina se puede encontrar aquí

a lo largo de un axón mielinado, hay huecos periódicos donde no hay mielina y la membrana axonal está expuesta. Estos huecos se llaman nodos de Ranvier. En contraste con las secciones mielinizadas del axón que carecen de canales iónicos dependientes de voltaje, los nodos de Ranvier albergan una alta densidad de canales iónicos. Por esta razón, un potencial de acción solo puede ocurrir en los nodos.

la vaina de mielina acelera la conducción aumentando la resistencia de la membrana y reduciendo la capacitancia de la membrana., Por lo tanto, el potencial de acción es capaz de propagarse a lo largo de la neurona a una velocidad más alta de lo que sería posible en las neuronas no mielinadas. Las señales eléctricas se conducen rápidamente de un nodo al siguiente, donde causa la despolarización de la membrana. Si la despolarización excede el umbral, inicia otro potencial de acción que se conduce al nodo siguiente. De esta manera, un potencial de acción se conduce rápidamente por una neurona. Esto se conoce como conducción saltatoria.,

relevancia clínica-esclerosis múltiple

la esclerosis múltiple (EM) es un trastorno autoinmune crónico adquirido que afecta al SNC. Resulta en desmielinización, gliosis y daño neuronal. Las presentaciones comunes de la enfermedad son neuritis óptica, mielitis transversa y síntomas cerebelosos como ataxia.

Hay tres patrones principales de la enfermedad:

• Los pacientes recidivantes-remitentes enfrentan episodios de remisión (durante los cuales no hay síntomas presentes) y exacerbaciones de la enfermedad.,
• secundaria progresiva-inicialmente la EM es de un patrón remitente-recidivante. Sin embargo, en algún momento, el curso de la enfermedad cambia y la función neurológica empeora gradualmente.
• primaria progresiva-después de la aparición de la enfermedad hay una progresión constante y empeoramiento de la enfermedad.

no hay cura conocida para la EM, sin embargo, algunas terapias han demostrado ser útiles en términos de manejo de exacerbaciones agudas, prevención de exacerbaciones y ralentización de la discapacidad., For example, high doses of intravenous corticosteroids can help to relieve symptoms in acute exacerbations.