Un repaso al funcionamiento eléctrico de las neuronas.

Lo que pensamos, lo que sentimos, lo que hacemos…todo ello depende en gran medida de nuestro Sistema Nervioso, gracias al cual podemos gestionar cada uno de los procesos que ocurren en nuestro cuerpo y recibir, procesar y trabajar con la información que este y el medio nos proporcionan.

El funcionamiento de este sistema se basa en la transmisión de pulsos bioeléctricos a través de las diferentes redes neuronales de las que disponemos. Dicha transmisión supone una serie de procesos de gran importancia, siendo una de las principales el conocido como potencial de acción.

Potencial de acción: definición básica y características

Se entiende como potencial de acción la onda o descarga eléctrica que surge del conjunto al conjunto de cambios que sufre la membrana neuronal debido a las variaciones eléctricas y la relación entre el medio externo e interno de la neurona.

Se trata una única onda eléctrica que se va a transmitir por la membrana celular hasta llegar al final del axón, provocando la emisión de neurotransmisores o iones a la membrana de la neurona postsináptica, generando en ella otro potencial de acción que a la larga acabará llevando algún tipo de orden o información a alguna área del organismo. Su inicio se produce en el cono axónico, cercano al soma, donde pueden observarse una gran cantidad de canales de sodio.

El potencial de acción cuenta con la particularidad de seguir la llamada ley del todo o nada. Es decir, o se produce o no se produce, no existiendo posibilidades intermedias. Pese a ello, que aparezca o no el potencial puede verse influido por la existencia de potenciales excitatorios o inhibitorios que lo facilitan o dificultan.

Todos los potenciales de acción van a tener la misma carga, pudiendo únicamente variar su cantidad: que un mensaje sea más o menos intenso (por ejemplo la percepción de dolor ante un pinchazo o una puñalada va a ser diferente) no va a generar cambios en la intensidad de la señal, sino que únicamente va a provocar que se realicen potenciales de acción más frecuentemente.

Además de ello y en relación con lo anterior también cabe comentar el hecho de que no es posible sumar potenciales de acción, ya que poseen un breve periodo refractario en el cual esa parte de la neurona no puede iniciar otro potencial.

Por último, destaca el hecho de que el potencial de acción se produce en un punto concreto de la neurona y ha de ir produciéndose a lo largo de cada uno de los puntos de esta que le siguen, no pudiendo volver la señal eléctrica atrás.

Fases del potencial de acción

El potencial de acción se produce a lo largo de una serie de fases, que van desde la situación de reposo inicial hasta el envío de la señal eléctrica y por último la vuelta al estado inicial.

1. Potencial de reposo

Este primer paso supone un estado basal en el que aún no se han producido alteraciones que conduzcan al potencial de acción. Se trata de un momento en el que la membrana está a -70mV, su carga eléctrica de base. Durante este momento pueden llegar a la membrana algunas pequeñas despolarizaciones y variaciones eléctricas, pero no son suficientes para desencadenar el potencial de acción.

2. Despolarización

Esta segunda fase (o primera del potencial en sí), la estimulación genera que se produzca en la membrana de la neurona un cambio eléctrico de suficiente intensidad excitatoria (que debe como mínimo generar un cambio hasta los -65mV y en algunas neuronas hasta de -40mV) como para generar que los canales de sodio del cono del axón se abran, de tal manera que los iones de sodio (cargados positivamente) entran de forma masiva.

A su vez, las bombas de sodio/potasio (que normalmente mantienen el interior de la célula estable expulsando intercambiando tres iones de sodio por dos de potasio de tal manera que se expulsan más iones positivos de los que entran) dejan de funcionar. Ello generará un cambio de la carga de la membrana, de tal manera que llegue a los 30mV. Dicho cambio es lo que se conoce como despolarización.

Tras ello empiezan a abrirse los canales de potasio de la membrana, que al ser también un ión positivo y estar entrando estos masivamente serán repelidos y empezarán a salir de la célula. Esto generará que se frene la despolarización, al perderse iones positivos. Es por ello que como mucho la carga eléctrica será de 40 mV. Los canales de sodio pasan a cerrarse, y se inactivarán durante un corto periodo de tiempo (lo que impide despolarizaciones sumativas). Se ha generado una onda que no puede volver atrás.

3. Repolarización

Al haberse cerrado los canales de sodio, este deja de poder entrar a la neurona, a la par que el hecho de que los canales de potasio sigan abiertos genera que este siga siendo expulsado. Es por ello que el potencial y la membrana se hacen cada vez más negativo.

4. Hiperpolarización

Según sale más y más potasio, la carga eléctrica de la membrana se va haciendo cada vez más negativo hasta el punto de hiperpolarizarse: llegan a un nivel de carga negativa que incluso supera la de reposo. En este momento se cierran los canales de potasio, y vuelven a activarse (sin abrirse) los de sodio. Ello genera que la carga eléctrica deje de bajar y que técnicamente pudiera haber un nuevo potencial, más sin embargo el hecho de que sufre una hiperpolarización hace que la cantidad de carga que sería necesaria para un potencial de acción sea mucho mayor de la habitual. También se reactiva la bomba de sodio/potasio.

5. Potencial de reposo

La reactivación de la bomba de sodio/potasio genera que poco a poco vaya entrando carga positiva dentro de la célula, algo que finalmente va a generar que vuelva a su estado basal, el potencial de reposo (-70mV).

6. El potencial de acción y la liberación de neurotransmisores

Este complejo proceso bioeléctrico va a ir produciéndose a partir del cono axónico hasta el final del axón, de tal manera que la señal eléctrica va a ir avanzando hasta los botones terminales. Dichos botones tienen canales de calcio que se abren cuando el potencial llegan a ellos, algo que provoca que las vesículas que contienen neurotransmisores emitan su contenido y lo expulsen al espacio sináptico. Así, es el potencial de acción lo que genera que se liberen los neurotransmisores, siendo la fuente principal de transmisión de la información nerviosa en nuestro organismo.

Referencias bibliográficas

  • Gómez, M.; Espejo-Saavedra, J.M.; Taravillo, B. (2012). Psicobiología. Manual CEDE de Preparación PIR, 12. CEDE: Madrid
  • Guyton, C.A. & Hall, J.E. (2012) Tratado de Fisiología médica. 12a edición. McGraw Hill.
  • Kandel, E.R.; Schwartz, J.H. & Jessell, T.M. (2001). Principios de neurociencia. Cuarta edición. McGraw-Hill Interamericana. Madrid.