Las neuronas son la unidad básica de nuestro sistema nervioso y, gracias a su trabajo, es posible transmitir el impulso nervioso para que llegue a estructuras encefálicas que permiten hacernos pensar, recordar, sentir y mucho más.
Pero estas neuronas no se encuentran transmitiendo impulsos todo el rato. Hay momentos en los que descansan. Es durante esos momentos es cuando se da el potencial de membrana en reposo, un fenómeno el cual explicamos más detenidamente a continuación.
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¿Qué es el potencial de membrana?
Antes de comprender más a fondo cómo se produce el potencial de membrana en reposo y, también, como éste es alterado, se hace necesario entender el concepto de potencial de membrana.
Para que dos células nerviosas intercambien información es necesario que éstas modifiquen el voltaje de sus membranas, lo cual dará como resultado un potencial de acción. Es decir, se entiende por potencial de acción una serie de cambios en la membrana del axón neuronal, que es la estructura alargada de las neuronas que sirve como cable.
Los cambios en el voltaje de la membrana también implican cambios en las propiedades fisicoquímicas de esta estructura. Esto permite que haya cambios en la permeabilidad de la neurona, haciendo que tengan mayor facilidad y dificultad la entrada y salida de ciertos iones.
El potencial de membrana es definido como la carga eléctrica en la membrana de las células nerviosas. Es la diferencia entre el potencial que hay entre el interior y el exterior de la neurona.
¿Qué es el potencial de membrana en reposo?
El potencial de membrana en reposo es un fenómeno que ocurre cuando la membrana de las células nerviosas no está alterada por potenciales de acción, ni excitatorios ni inhibitorios. La neurona no señaliza, es decir, no está enviando ningún tipo de señal a otras células nerviosas a la que esté conectada y, por lo tanto, se encuentra en un estado de descanso.
El potencial de reposo viene determinado por los gradientes de concentración de los iones, tanto dentro como fuera de la neurona, y de la permeabilidad de la membrana al dejar pasar, o no, estos mismos elementos químicos.
Cuando la membrana de la neurona se encuentra en estado de reposo, el interior de la célula tiene una carga más negativa en relación con el exterior. Normalmente, en este estado, la membrana tiene un voltaje cercano a los -70 microvoltios (mV). Es decir, el interior de la neurona tiene 70 mV menos que la parte exterior, aunque cabe mencionar que este voltaje puede variar, entre -30 mV y -90 mV. Además, en este momento hay más iones de sodio (Na) fuera de la neurona y más iones de potasio (K) dentro de ella.
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¿Cómo se produce en las neuronas?
El impulso nervioso no es más que el intercambio de mensajes entre neuronas por vía electroquímica. Es decir, cuando diferentes sustancias químicas entran y salen de las neuronas, alterándose el gradiente de estos iones en el medio interno y externo a las células nerviosas, se producen señales eléctricas. Como los iones son elementos con carga, los cambios en su concentración en estos medios implican también cambios en el voltaje de la membrana neuronal.
En el sistema nervioso los principales iones que se pueden encontrar son el Na y el K, aunque también se destacan el calcio (Ca) y el cloro (Cl). Los iones de Na, K y Ca son positivos, mientras que el Cl es negativo. La membrana nerviosa es semipermeable, dejando entrar y salir de forma selectiva algunos iones.
Tanto fuera como dentro de la neurona, las concentraciones de iones intentan equilibrarse; sin embargo, como ya se ha dicho, la membrana lo pone difícil, dado que no deja que todos los iones puedan salir o entrar de la misma manera.
En estado de reposo, los iones de K atraviesan la membrana neuronal con relativa facilidad, mientras que los iones de Na y Cl tienen más problemas para pasar. Durante este momento, la membrana impide neuronal impide la salida de proteínas cargadas negativamente al exterior neuronal. El potencial de membrana en reposo viene determinado por la distribución no equivalente de iones entre el interior y exterior de la célula.
Un elemento de fundamental importancia durante este estado es la bomba de sodio-potasio. Esta estructura de la membrana neuronal sirve como mecanismo regulador de la concentración de iones en el interior de la célula nerviosa. Funciona de manera que por cada tres iones de Na que salen afuera de la neurona, entran dos iones de K. Esto hace que la concentración de iones de Na sea superior en el exterior y la concentración de iones de K sea mayor en el interior.
Cambios en la membrana en reposo
Aunque si bien el tema principal del presente artículo es el concepto de potencial de membrana en reposo, se hace necesario explicar, muy brevemente, cómo se producen los cambios en el potencial de membrana mientras la neurona se encuentra descansando. Para que se pueda dar el impulso nervioso, es necesario que se altere el potencial de reposo. Son dos los fenómenos que ocurren para que se pueda transmitir la señal eléctrica: la despolarización y la hiperpolarización.
1. Despolarización
En estado de reposo, el interior de la neurona tiene carga eléctrica con respecto al exterior.
Sin embargo, si se aplica estimulación eléctrica sobre esta célula nerviosa, es decir, recibiendo el impulso nervioso, se aplica sobre la neurona carga positiva. Al recibir una carga positiva, la célula se vuelve menos negativa con respecto el exterior de la neurona, casi con carga cero, y, por lo tanto, se disminuye el potencial de membrana.
2. Hiperpolarización
Si en estado de reposo la célula es más negativa que el exterior y, cuando se despolariza, no tiene una diferencia de carga significativa, en el caso de la hiperpolarización pasa que la célula tiene carga más positiva que su exterior.
Cuando la neurona recibe varios estímulos que la despolarizan, cada uno de ellos hace que se cambie el potencial de membrana progresivamente.
Tras varios de ellos, se llega al punto de que el potencial de membrana cambia mucho, haciendo que la carga eléctrica dentro de la célula sea muy positiva, mientras que el exterior se vuelve negativo. El potencial de membrana en reposo se sobrepasa, haciendo que la membrana se encuentre más polarizada de lo normal o hiperpolarizada.
Este fenómeno ocurre durante cerca de dos milisegundos. Pasado ese brevísimo período de tiempo, la membrana regresa a sus valores normales. La inversión rápida en el potencial de membrana es, en sí misma, lo que se llama potencial de acción y es lo que hace que se dé la transmisión del impulso nervioso, en dirección del axón al botón terminal de las dendritas.
Referencias bibliográficas:
- Cardinali, D.P. (2007). Neurociencia aplicada. Sus fundamentos. Editorial Médica Panamericana. Buenos Aires.
- Carlson, N. R. (2006). Fisiología de la conducta 8ª Ed. Madrid: Pearson.
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- Kandel, E.R.; Schwartz, J.H. & Jessell, T.M. (2001). Principios de neurociencia. Cuarta edición. McGraw-Hill Interamericana. Madrid.
