Potencial de acción

Consideremos ahora una neurona con un potencial de membrana en reposo de -70 mV. Abrimos canales de sodio, de manera que se aumenta el potencial hasta alcanzar los +30 mV (se ha despolarizado la membrana). Tras esta despolarización, cerramos los canales de sodio. Hemos despolarizado la membrana celular en un área localizada (fig. 6).

Tras esta despolarización y cierre de canales de sodio, se abren los canales voltaje-dependientes de potasio. El potasio sale de las células por difusión. El potencial de membrana vuelve a su valor inicial (-70 mV). A esta bajada del potencial se le conoce como repolarización. Durante el potencial de acción de una neurona se genera primero una despolarización y luego una repolarización.

La animación de la figura 7 representa como el potencial de acción se propaga a lo largo del axón. Al medir un potencial de acción en un área concreta de la membrana celular veremos cómo, durante el reposo, el potencial es de -70 mV. Cuando llega el potencial (impulso), los canales de sodio se abren, el sodio fluye hacia el interior de la célula, y el potencial de membrana sube hasta +30 mV aproximadamente. Se ha dado la despolarización. Inmediatamente después viene la repolarización, donde, al abrirse los canales de potasio, éste difunde hacia afuera, dando lugar a la repolarización. Al final del todo, y tras un breve momento de hiperpolarización, la membrana celular vuelve a su potencial de membrana en reposo. Se ha dado un potencial de acción.

Pero, ¿qué hace que se inicie un potencial de acción? Cuando el potencial de membrana del principio del axón alcanza los -50 mV, los canales de sodio voltaje-dependientes se abren. Esto es el punto umbral. A partir de este punto se abren todavía más canales de sodio hasta darse la polarización de esta zona del axón. Esto, además, causa que en áreas vecinas también se abran canales de sodio voltaje- dependientes, ya que los iones que entran se desplazan dentro de la célula, produciendo la despolarización progresiva de toda la membrana celular. Al final la despolarización llegará hasta el extremo terminal de la neurona.

Una vez se han abierto los canales de sodio y los electrolitos entran se produce, de manera instantánea, el cierre de los canales. Cuando los canales de sodio están abiertos, los de potasio están todavía abriéndose. Estos canales de potasio son más lentos que los de sodio, de modo que cuando los primero se cierran, los segundo finalmente se han abierto del todo, dando lugar a la salida de potasio. Al salir el potasio se da la repolarización y por lo tanto volvemos al estado de reposo.

En resumen, un impulse nervioso consiste en una despolarización local que se propaga a lo largo del axón, seguido de su correspondiente repolarización local, que restaura l potencial de membrana en reposo y prepara la neurona para la llegada de nuevos impulsos.

Una neurona es capaz de mandar un impulso nervioso (un potencial de acción) o de no hacerlo (potencial de membrana en reposo). El impulso nervioso se genera cuando el potencial en el axón es igual o superior al nivel umbral. Esta es la función principal de una neurona: generar impulsos nerviosos. Cuando están generando un potencial de acción decimos que la neurona se dispara (ON) y cuando no, decimos que la neurona está en reposo (OFF). En otras palabras, no hay impulsos nerviosos débiles o fuertes, sino que el impulso se genera o no lo hace. De hecho, todos los impulsos que se generan desde una misma neurona son igual de intensos. Lo que pude variar es la frecuencia a la que se generan esos impulsos o potenciales de acción. Pueden formarse muchos potenciales de acción en un segundo, pocos o ninguno. Los distintos niveles de percepción que nos llegan desde los sentidos (dolor agudo o crónico, sabor fuerte o suave, sonido bajo o alto) dependen de la frecuencia con la que estos potenciales de acción se forman en las distintas neuronas sensitivas.

Hemos comentado antes que un axón rodeado por vainas de mielina es capaz de transmitir el impulso más rápido que otro sin vainas de mielina. Este aumento en la velocidad de transmisión es debido a que en las zonas mielínicas no hay apertura de canales iónicos, es decir, la mielina es un aislante. Por lo tanto el potencial de acción “salta” hasta las zonas de la membrana donde no hay mielina, pero sí hay canales iónicos (Fig. 8). A este tipo de conducción se le llama “saltatoria” en contraste con la “continua”, donde no hay bandas de mielina. Además la mielina hace que los iones se propaguen por el interior celular hasta la siguiente zona amielínica. A las zonas sin mielina se les llama nódulos de Ranvier.  Al evitar que se abran todos los canales del axón, la señal viaja más rápido. No sólo la presencia o no de mielina es capaz de modificar la velocidad, el diámetro de la fibra también es importante. Cuanto mayor es el diámetro, más rápido viaja el impulso. Las neuronas más rápidas alcanzan velocidades de unos 130 m/seg.

Piensa en alguna vez que te has golpeado el pie con la pata de una mesa. Primero notas el golpe y luego sientes el dolor. Esto se debe a que las neuronas relacionadas con el tacto son más rápidas que las asociadas al dolor.

En resumen: el inicio del impulso nervioso depende de que en el axón el potencial alcance el umbral. Una vez llegado al umbral, se abrirán más canales de sodio y se dará la despolarización.