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Impulso Nervioso y su Propagación

Psicobiología - Psicología UMA

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Tema 4 - Impulso Nervioso y su Propagación Introducción: Las neuronas son células especializadas en recibir, integrar, conducir y transmitir información, dicha información es conducida desde el cono axónico hasta las terminales del axón para que después éstos liberen las sustancias transmisoras. El mensaje conducido por el axón de la neurona recibe el nombre de Potencial de Acción. Potencial de Reposo: A la diferencia de potencial o de voltaje que se mantiene constante cuando las células excitables están inactivas se le ha llamado Potencial de Reposo o Potencial de Membrana en Reposo. El Potencial de Reposo de las neuronas es de aproximadamente -70 mV. La diferencia de potencial lo que refleja es una distribución desigual de la carga eléctrica a ambos lados de la membrana celular, es decir, que hay un exceso de iones con carga negativa en el interior celular y un exceso de iones con carga positiva en el exterior. Esta distribución desigual de las cargas eléctricas se debe a: 1. Diferencias de concentración de iones dentro y fuera de la neurona. 2. Diferencias en la permeabilidad de la membrana a los distintos iones. La distribución de los iones cuando la neurona está en reposo: Estado de reposo: Medio Externo (+) Medio Interno (-) Na+ K+ Cl- A- Una de las razones por la que se mantiene esta concentración es el equilibrio entre las dos fuerzas que controlan el movimiento iónico a través de los canales localizados en la membrana neuronal. Es decir, los movimientos iónicos a través de los canales están influidos por dos factores o fuerzas: difusión y electricidad. A- Gradiente de concentración o Fuerza de Difusión: Hace referencia a la tendencia a equilibrar u homogenizar la concentración de moléculas desde donde hay más hacia donde hay menos concentración. B- Gradiente Electrostático o Presión Electroestática: Se basa en el principio de que las cargas opuestas se atraen y las iguales se repelen. ¿Cómo inciden estas fuerzas sobre los distintos iones para mantener el estado de reposo de la membrana neuronal?: A- Son moléculas grandes (aminoácidos y proteínas) con carga eléctrica. No existen canales que permitan su salida, por lo que se mantienen en el interior de la neurona. K+ Por el gradiente de concentración tiene a salir de la neurona, pero el exterior está cargado positivamente respecto al interior, y por el gradiente electroestático se repelen y regresa al interior de la neurona. Cl- Por el gradiente de concentración tiene a entrar en la neurona, pero el interior está cargado negativamente respecto al exterior, y por el gradiente electroestático se repelen y regresa al exterior de la neurona. Na+ Tanto el gradiente de concentración como el electroestático, empujan al sodio a entrar a la neurona, pero siempre hay mayor concentración de éste en el exterior. Este hecho se explica porque hay dos mecanismos que obligan a que el sodio permanezca en mayor concentración en el exterior: 1. La baja permeabilidad de la membrana sodio en estado de reposo. Los canales regulados por voltaje que permiten el paso de sodio están cerrados. 2. La bomba de Sodio/Potasio. Es una molécula proteica compleja situada en la membrana que funciona gastando energía en forma de ATP, y que expulsa 3 iones de sodio por cada dos de potasio que deja entrar en la neurona. Potencial de Acción. Todas las células muestran un potencial eléctrico de membrana pero sólo las células nerviosas y las fibras musculares tienen la capacidad de Despolarizarse o Hiperpolarizarse como resultado de una actividad sináptica. Cuando la neurona es estimulada se produce un cambio en la permeabilidad de la membrana, permitiendo así que se abran determinados canales iónicos y haciendo que cambie la distribución de los iones, produciendo así un cambio en el potencial de membrana. Potencial de Acción: Consiste en un cambio en la polaridad de la membrana neuronal provocada por la entrada masiva de Na+ al interior de la neurona y que posee las siguientes fases: A- Fase de Despolarización: . Cuando se alcanza el Umbral mínimo de Excitación de la membrana, ésta se vuelve muy permeable al Na+ y entra masivamente al interior de la neurona. . La entrada de Na+ produce un rápido cambio en el potencial haciendo el interior de la neurona positivo (pasa de -70 mV a +35 mV). . Esta fase suele durar 1 ms. B- Fase de Repolarización: . Al cabo de 1 ms, los canales de Na+ se inactivan, mientras que los canales de K+ controlados por voltaje se abren por completo. . Como ahora el medio externo es negativo, y la concentración de K+ en el exterior es menor que en el interior, tanto el gradiente electroestático como el de difusión empujan al K+ a salir de la neurona. . La salida de iones de K+ hacen que el interior de la neurona comience a perder cargas positivas, con lo cual vuelve a acercarse al potencial de membrana inicial. C- Fase de Hiperpolarización: . A medida que el potencial de membrana se va acercando a su valor normal (-70 mV) los canales de K+ se van cerrando. Pero la salida masiva de K+ ha hecho que éste se acumule en el exterior de la membrana neuronal, haciendo que ésta se encuentre temporalmente hiperpolarizada (-90 mV). D- Vuelta al Reposo: . La vuelta al estado inicial se consigue mediante la activación de la bomba de Na+/K+, y por la difusión de los iones de K+ hacia otros lugares (papel de los astrocitos al amortiguar los niveles de K+). Propiedades del Potencial de Acción: 1. El potencial de Acción se rige por la Ley del Todo o Nada, según la cual este potencial se produce de forma autorregenerativa una vez alcanzado el umbral mínimo de excitación de la neurona. Esta ley postula que el potencial de acción se da o no se da, y una vez desencadenado, se transmite a lo largo del axón hasta su extremo conservando siempre el mismo tamaño, sin ceder o disminuir. Por tanto, incrementos en la potencia del estímulo no van a afectar el tamaño de la espiga (respuesta). Por el contrario, si la estimulación no consigue llevar el potencial de membrana hasta el valor umbral, no se producirá el potencial de acción. El umbral mínimo de excitación de la membrana es de -50 mV. 2. La Ley del "todo o nada" se completa con la Ley de la Tasa, según la cual la intensidad de un estímulo se representa por la tasa de descarga de un axón, teniendo en cuenta que el tamaño de cada potencial de acción es siempre el mismo. 3. Una vez producido un potencial de acción hay un periodo de tiempo en el cual o bien no puede volver a generarse otro potencial de acción o bien, la intensidad del estímulo ha de ser mucho mayor para conseguir llegar al umbral mínimo de excitación. A este periodo se le conoce como periodo refractario y hay 2 tipos: A. Periodo refractario absoluto: durante el cual no se puede generar un nuevo potencial de acción. Coincide con las fases de despolarización y Repolarización por lo que no se puede producir despolarizaciones. B. Periodo refractario relativo: sigue al refractario absoluto y en el que las puertas del Na (Sodio) se puede activar. Se corresponde con la fase de Hiperpolarización, en la que la intensidad del estímulo ha de ser mayor si quiere alcanzar al umbral mínimo de excitación y así generar otro potencial de acción. Propagación del Impulso Nervioso. El potencial de acción se genera en el cono axónico, y se propaga hasta llegar a las terminales del axón. Al movimiento del potencial de acción a lo largo del axón es a lo que se denomina impulso y se hace de formas distintas en las fibras amielínicas y en las mielínicas: - Fibras Amielínicas: La membrana del axón está en contacto con el medio extracelular en toda su extensión. En estas fibras un potencial de acción desencadena un circuito local de flujo de corriente entre las zonas despolarizadas (por la entrada de iones de Na+) y las zonas vecinas que están en reposo. - Fibras Mielínicas: La conducción del impulso nervioso se hace de forma saltatoria. Esto es, en las fibras mielínicas, el potencial de acción se regenera en cada nódulo de Ranvier, mientras que en las secciones del axón donde está cubierta de mielina se produce una conducción decreciente o conducción pasiva, en la que no hay intercambios en el medio intra-extracelular. En la conducción pasiva el axón actúa como un cable eléctrico, conduciendo la corriente iniciada en un extremo. Dado que la magnitud de la señal disminuye, se habla de conducción decreciente. Se dice que la conducción de esa despolarización se realiza siguiendo las leyes que describen las propiedades de cable del axón. o Ventajas de la conducción saltatoria: . Las bombas de Na+/K+ sólo están localizadas en los nódulos de Ranvier, por lo que el gasto de energía que tiene que hacer la neurona es menor. . La neurona requiere sintetizar menos proteínas. . El impulso nervioso se conduce más rápidamente en las fibras mielínicas al ir saltando de un nódulo a otro. Impulso Nervioso en las Neuronas y en las Fibras Musculares. | |Neurona |Fibra Muscular | |Potencial de Re

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