35.5: Cómo se comunican las neuronas - Transmisión de impulsos nerviosos dentro de un potencial neurona-acción
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Potencial de acción
Una neurona puede recibir entrada de otras neuronas a través de una sustancia química llamada neurotransmisor. Si esta entrada es lo suficientemente fuerte, la neurona pasará la señal a las neuronas aguas abajo. La transmisión de una señal dentro de una neurona (en una sola dirección, de dendrita a axón terminal) se lleva a cabo mediante la apertura y cierre de canales iónicos regulados por voltaje, que provocan una breve inversión del potencial de la membrana en reposo para crear un potencial de acción. A medida que un potencial de acción viaja por el axón, la polaridad cambia a través de la membrana. Una vez que la señal llega al axón terminal, estimula otras neuronas.
La despolarización y el potencial de acción
Cuando las moléculas de neurotransmisores se unen a receptores localizados en las dendritas de una neurona, los canales iónicos activados por voltaje se abren. En las sinapsis excitatorias, los iones positivos inundan el interior de la neurona y despolarizan la membrana, disminuyendo la diferencia de voltaje entre el interior y el exterior de la neurona. Un estímulo de una célula sensorial u otra neurona despolariza a la neurona diana a su potencial umbral (-55 mV), y los canales de Na + en el montículo axón se abren, iniciando un potencial de acción. Una vez que los canales de sodio se abren, la neurona se despolariza completamente a un potencial de membrana de aproximadamente +40 mV. El potencial de acción viaja por la neurona a medida que se abren los canales de Na+.
Hiperpolarización y retorno al potencial de reposo
Los potenciales de acción se consideran un evento de “todo o nada”. Una vez que se alcanza el potencial umbral, la neurona se despolariza completamente. Tan pronto como se completa la despolarización, la célula “restablece” su voltaje de membrana de nuevo al potencial de reposo. Los canales de Na + se cierran, iniciando el periodo refractario de la neurona. Al mismo tiempo, los canales K + regulados por voltaje se abren, permitiendo que K + salga de la celda. A medida que los iones K + salen de la célula, el potencial de membrana vuelve a ser negativo. La difusión de K + fuera de la célula hiperpolariza la célula, haciendo que el potencial de membrana sea más negativo que el potencial de reposo normal de la célula. En este punto, los canales de sodio vuelven a su estado de reposo, listos para abrirse nuevamente si el potencial de membrana vuelve a superar el potencial umbral. Finalmente, los iones K + adicionales se difunden fuera de la célula a través de los canales de fuga de potasio, llevando a la célula de su estado hiperpolarizado de nuevo a su potencial de membrana en reposo.
Mielina y Propagación del Potencial de Acción
Para que un potencial de acción comunique información a otra neurona, debe viajar a lo largo del axón y llegar a las terminales del axón donde puede iniciar la liberación de neurotransmisores. La velocidad de conducción de un potencial de acción a lo largo de un axón está influenciada tanto por el diámetro del axón como por la resistencia del axón a la fuga de corriente. La mielina actúa como aislante que impide que la corriente salga del axón, aumentando la velocidad de conducción del potencial de acción. Enfermedades como la esclerosis múltiple provocan degeneración de la mielina, lo que ralentiza la conducción del potencial de acción debido a que las áreas axónicas ya no están aisladas por lo que la corriente se filtra.
Un nodo de Ranvier es un hueco natural en la vaina de mielina a lo largo del axón. Estos espacios no mielinizados tienen aproximadamente un micrómetro de largo y contienen canales Na + y K + con voltaje cerrado. El flujo de iones a través de estos canales, particularmente los canales de Na +, regenera el potencial de acción una y otra vez a lo largo del axón. El potencial de acción “salta” de un nodo al siguiente en conducción saltatoria. Si los nodos de Ranvier no estuvieran presentes a lo largo de un axón, el potencial de acción se propagaría muy lentamente; los canales Na + y K + tendrían que regenerar continuamente los potenciales de acción en cada punto a lo largo del axón. Los nodos de Ranvier también ahorran energía para la neurona ya que los canales solo necesitan estar presentes en los nodos y no a lo largo de todo el axón.
Puntos Clave
- Los potenciales de acción se forman cuando un estímulo hace que la membrana celular se despolarice más allá del umbral de excitación, provocando que se abran todos los canales iónicos de sodio.
- Cuando se abren los canales de iones potasio y se cierran los canales iónicos de sodio, la membrana celular se hiperpolariza a medida que los iones de potasio salen de la célula; la célula no puede disparar durante este periodo refractario.
- El potencial de acción se desplaza por el axón a medida que la membrana del axón se despolariza y repolariza.
- La mielina aísla el axón para evitar fugas de la corriente a medida que viaja por el axón.
- Los nodos de Ranvier son huecos en la mielina a lo largo de los axones; contienen canales iónicos de sodio y potasio, lo que permite que el potencial de acción viaje rápidamente por el axón saltando de un nodo al siguiente.
Términos Clave
- potencial de acción: un cambio a corto plazo en el potencial eléctrico que viaja a lo largo de una celda
- despolarización: una disminución en la diferencia de voltaje entre el interior y el exterior de la neurona
- hiperpolarizar: aumentar la polaridad de algo, especialmente la polaridad a través de una membrana biológica
- ganglio de Ranvier: una pequeña constricción en la vaina de mielina de los axones
- conducción saltatoria: el proceso de regeneración del potencial de acción en cada nodo de Ranvier