1.5: Potenciales postsinápticos

Cuando la neurona está en reposo, hay un nivel basal de flujo iónico a través de los canales de fuga. Sin embargo, la capacidad de las neuronas para funcionar correctamente y comunicarse con otras neuronas y células se basa en el flujo iónico a través de canales distintos de los canales de fuga no controlados. Cubriremos cómo se abren estos canales en una lección posterior. Este capítulo examinará el flujo iónico a través de estos canales después de un estímulo y cómo el potencial de membrana cambia en respuesta.

Potenciales postsinápticos

Los potenciales postsinápticos son cambios en el potencial de membrana que alejan a la célula de su estado de reposo. Para nuestros propósitos, los potenciales postsinápticos se miden en las dendritas y cuerpos celulares. Los canales iónicos que se abren mediante un estímulo permiten un breve flujo iónico a través de la membrana. Un estímulo puede variar desde neurotransmisores liberados por una neurona presináptica, cambios en el ambiente extracelular como la exposición al calor o al frío, interacciones con estímulos sensoriales como luz u olores, u otros eventos químicos o mecánicos. El cambio en el potencial de membrana en respuesta al estímulo dependerá de qué canales iónicos se abran por el estímulo.

Animación 5.1. Un estímulo puede hacer que los canales iónicos en la membrana del cuerpo celular o dendritas se abran, permitiendo el flujo de iones a través de la membrana. Los canales azules punteados representan canales de sodio; los canales verdes rayados representan canales de potasio; los canales amarillos sólidos representan canales de cloruro. 'Flujo de iones postsinápticos' por Casey Henley está bajo una Licencia Creative Commons Atribución No Comercial Compartir Igual (CC BY-NC-SA) 4.0 Internacional. Ver imagen estática de animación.

Potenciales Possinápticos Excitatorios (EPSP)

Un potencial postsináptico excitatorio (EPSP) ocurre cuando los canales de sodio se abren en respuesta a un estímulo. El gradiente electroquímico impulsa el sodio a precipitarse hacia la celda. Cuando el sodio lleva su carga positiva a la célula, el potencial de membrana de la célula se vuelve más positivo o se despolariza. Este cambio se llama despolarización porque el potencial de membrana de la célula se está moviendo hacia 0 mV, y la membrana se está volviendo menos polarizada. A 0 mV, no hay potencial ni polarización a través de la membrana, por lo que moverse hacia 0 sería una disminución en el potencial. Esta despolarización aumenta la probabilidad de que una neurona pueda disparar un potencial de acción, lo que hace que este flujo de iones sea excitatorio. Por lo tanto, una EPSP es un cambio excitatorio en el potencial de membrana de una neurona postsináptica.

Un potencial postsináptico es típicamente breve, con canales iónicos que se cierran rápidamente después de que ocurre el estímulo. Si no hay otro estímulo, la célula volverá al potencial de membrana en reposo.

Animación 5.2. Cuando un estímulo abre los canales de sodio, el sodio se precipita hacia la célula porque el potencial de equilibrio del sodio es de +60 mV. Esto provoca una despolarización excitatoria llamada potencial postsináptico excitatorio (EPSP). Después del estímulo, los canales iónicos se cierran y el potencial de membrana vuelve a descansar. Los canales azules punteados representan canales de sodio; los canales verdes rayados representan canales de potasio; los canales amarillos sólidos representan canales de cloruro. 'EPSP' de Casey Henley está bajo una Licencia Creative Commons Atribución No Comercial Compartir Igual (CC BY-NC-SA) 4.0 Internacional. Ver imagen estática de animación.

Potenciales Postsinápticos Inhibitorios (IPSP)

Un potencial postsináptico inhibitorio, o IPSP, por otro lado, es causado por la apertura de canales de cloruro. El potencial de equilibrio del cloruro es de -65 mV, por lo que si la neurona está en reposo a -60 mV, cuando los canales de cloruro se abren, los gradientes electroquímicos impulsan el flujo de cloruro hacia la celda. El cloruro lleva su carga negativa a la célula, haciendo que el potencial de la membrana de la célula se vuelva más negativo o hiperpolarice. Este cambio se llama hiperpolarización porque el potencial de membrana de la célula se está alejando de 0 mV, y la membrana se está polarizando más. Un IPSP disminuye la probabilidad de que una neurona pueda disparar un potencial de acción, lo que hace que este flujo iónico sea inhibidor. Por lo tanto, un IPSP es un cambio inhibitorio en el potencial de membrana de una neurona postsináptica.

Al igual que un EPSP, un IPSP también suele ser breve, y el potencial de membrana volverá a descansar si no se produce estimulación adicional.

Animación 5.3. Cuando un estímulo abre canales de cloruro, y el potencial de membrana en reposo es más positivo que el potencial de equilibrio de cloruro de -65 mV, el cloruro se precipita hacia la célula. Esto provoca una hiperpolarización inhibitoria llamada potencial postsináptico inhibitorio (IPSP). Después del estímulo, los canales iónicos se cierran y el potencial de membrana vuelve a descansar. Los canales azules punteados representan canales de sodio; los canales verdes rayados representan canales de potasio; los canales amarillos sólidos representan canales de cloruro. 'IPSP' de Casey Henley está bajo una Licencia Creative Commons Atribución No Comercial Compartir Igual (CC BY-NC-SA) 4.0 Internacional. Ver imagen estática de animación.

El potencial de la membrana en reposo es crítico

En el ejemplo anterior, el potencial de membrana en reposo de esa célula fue de -60 mV, por lo que el cloruro se movió hacia la célula. Si el potencial de membrana en reposo fuera igual al potencial de equilibrio del cloruro de -65 mV, entonces el cloruro estaría en equilibrio y se movería dentro y fuera de la célula, y no habría movimiento neto del ion. Aunque esto no conduciría a ningún cambio en el potencial de membrana, la apertura de los canales de cloruro sigue siendo inhibitoria. El aumento de la conductancia del cloruro haría más difícil que la celda se despolarizara y disparara un potencial de acción.

Animación 5.4. Si la célula está en reposo en el potencial de equilibrio del cloruro, cuando un estímulo abre los canales de cloruro, no habrá movimiento neto de cloruro en ninguna dirección porque el cloruro estará en equilibrio. Dado que no hay movimiento neto, tampoco habrá cambio en el potencial de membrana porque hay una cantidad igual de flujo de iones dentro y fuera de la celda. Los canales azules punteados representan canales de sodio; los canales verdes rayados representan canales de potasio; los canales amarillos sólidos representan canales de cloruro. 'IPSP en Equilibrio' por Casey Henley está bajo una Licencia Creative Commons Atribución No Comercial Compartir Igual (CC BY-NC-SA) 4.0 Internacional. Ver imagen estática de animación.

Si el potencial de membrana en reposo de la célula fuera más negativo que el potencial de equilibrio del cloruro, por ejemplo, a -70 mV, entonces el cloruro abandonaría la célula, para mover el potencial de membrana hacia -65 mV. Esto resultaría en una despolarización del potencial de membrana. Sin embargo, el efecto general sigue siendo inhibitorio porque una vez que la célula alcanza -65 mV, las fuerzas impulsoras que actúan sobre el cloruro tratarían de mantener la célula en ese potencial de membrana, dificultando que la célula se despolarizara más y disparara un potencial de acción.

Una buena regla general es recordar que la apertura de los canales de sodio es excitadora mientras que la apertura de los canales de cloruro es inhibitoria.

Animación 5.5. Si la célula está en reposo en el potencial de equilibrio del cloruro, cuando un estímulo abre los canales de cloruro, el cloruro saldrá de la celda, eliminando su carga negativa. Esto provoca una despolarización en el potencial de membrana, pero sigue siendo inhibitoria ya que el movimiento del cloruro intentará mantener la célula cerca de -65 mV. Los canales azules punteados representan canales de sodio; los canales verdes rayados representan canales de potasio; los canales amarillos sólidos representan canales de cloruro. 'Despolarización inhibidora' por Casey Henley está bajo una Licencia Creative Commons Atribución No Comercial Compartir Igual (CC BY-NC-SA) 4.0 Internacional. Ver imagen estática de animación.

Suma de Insumos

Si un estímulo excitatorio es seguido por estímulos excitatorios adicionales, los canales de sodio permanecerán abiertos o se abrirán canales adicionales de sodio. El aumento de la conductancia de sodio hará que los EPSP se sumen, despolarizando la célula más allá de un EPSP solo. Cada neurona tiene un potencial de membrana umbral en el que la célula disparará un potencial de acción. La suma de EPSP hace que la neurona alcance ese umbral.

Animación 5.6. Los estímulos excitatorios que ocurren rápidamente en sucesión conducen a la suma de EPSP. Esto conduce a una mayor despolarización del potencial de membrana en comparación con una sola EPSP. Los canales azules punteados representan canales de sodio; los canales verdes rayados representan canales de potasio; los canales amarillos sólidos representan canales de cloruro. 'Summated EPSP Ion Flow' por Casey Henley está bajo una Licencia Creative Commons Atribución No Comercial Compartir Igual (CC BY-NC-SA) 4.0 Internacional. Ver imagen estática de animación.

La suma puede ocurrir de dos maneras. La suma temporal ocurre cuando una entrada presináptica estimula una neurona postsináptica varias veces seguidas. La suma espacial ocurre cuando múltiples entradas presinápticas estimulan la neurona postsináptica al mismo tiempo. Ambos tipos de suma resultan en una despolarización de mayor magnitud que cuando sólo se produce en entrada excitatoria.

Figura 5.1 Los EPSP pueden sumar a través de la suma temporal o espacial. La suma temporal ocurre cuando una neurona presináptica, Entrada 1 en la figura, estimula la neurona postsináptica varias veces seguidas. La suma espacial ocurre cuando más de una neurona presináptica, las Entradas 1 a 4 en la figura, cada una estimula la neurona postsináptica al mismo tiempo. Los EPSP de cada estimulación se sumarán para causar una despolarización más fuerte del potencial de membrana de la neurona postsináptica que un estímulo excitatorio solo. 'Sumación sináptica” de Casey Henley está bajo una Licencia Creative Commons Atribución No Comercial Compartir Igual (CC BY-NC-SA) 4.0 Internacional.

Además de la suma de entradas excitatorias, los EPSP también pueden sumar con entradas inhibitorias. La adición de un estímulo inhibitorio dará como resultado una despolarización más débil en comparación con un solo estímulo excitatorio o posiblemente ninguna despolarización en absoluto, dependiendo de la fuerza de la entrada inhibitoria.

Figura 5.2. Si una entrada inhibitoria, Entrada 3 en la figura, estimula la neurona postsináptica al mismo tiempo que una entrada excitadora, Entrada 1 en la figura, el resultado es una disminución en la cantidad de despolarización o la prevención completa de la despolarización, dependiendo de la fuerza de la entrada inhibitoria. 'EPSP e IPPSP' por Casey Henley está bajo una Licencia Creative Commons Atribución No Comercial Compartir Igual (CC BY-NC-SA) 4.0 Internacional.

En el caso de los estímulos inhibitorios y excitatorios combinados, se abrirán los canales tanto de cloruro como de sodio. A medida que el sodio ingresa a la célula tratando de mover el potencial de membrana a +60 mV, el potencial de equilibrio del sodio, el cloruro también entrará, tratando de mantener la célula cerca de -65 mV, el potencial de equilibrio del cloruro.

Animación 5.7. Cuando una entrada inhibitoria y una entrada excitadora estimulan una neurona postsináptica al mismo tiempo, se abren los canales de cloruro y sodio. Debido a los potenciales de equilibrio de los dos iones, ambos fluirán hacia la célula. El sodio intenta despolarizar la célula, mientras que el cloruro trata de mantener la célula cerca de reposo. Los canales azules punteados representan canales de sodio; los canales verdes rayados representan canales de potasio; los canales amarillos sólidos representan canales de cloruro. 'EPSP y IPSP Ion Flow' por Casey Henley está bajo una Licencia Creative Commons Atribución No Comercial Compartir Igual (CC BY-NC-SA) 4.0 Internacional. Ver imagen estática de animación.

Claves para llevar

• Los potenciales postsinápticos ocurren en las dendritas o el cuerpo celular
• Los potenciales postsinápticos excitatorios son causados por la apertura de los canales de sodio
• Los potenciales postsinápticos inhibitorios son causados por la apertura de los canales de cloruro
• Dado que la membrana en reposo de una neurona típica suele estar muy cerca del potencial de equilibrio del cloruro, conocer y comparar estos dos valores es importante para determinar la dirección del flujo iónico cuando se abren los canales de cloruro
• Los efectos de entrada, ya sean excitatorios o inhibitorios, pueden sumar y afectar el potencial de membrana de la neurona postsináptica

¡Ponte a prueba!

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Versión en video de la lección

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