EL IMPULSO NERVIOSO

Las neuronas son células especializadas en recibir señales y emitirlas.

La transmisión de estas señales es lo que se denomina transmisión del impulso nervioso y constituye un mensaje electroquímico que se va pasando de una neurona a otra.

Que éste fenómeno se produzca depende en mayor medida de la membrana plasmática de estas células, ya que el impulso nervioso se genera como consecuencia de un flujo de iones a través de la membrana de la neurona. Generalmente a ambos lados de la membrana plasmática de las células existe una concentración desigual de iones, lo que produce una polaridad en la membrana. Esta diferencia de carga eléctrica genera una diferencia de potencial eléctrico, que se denomina potencial de membrana. El potencial de membrana es el voltaje o diferencia de potencial que puede medirse entre el exterior y el interior de la membrana plasmática.

POTENCIAL DE REPOSO Y POTENCIAL DE ACCIÓN

Cuando una neurona no está transmitiendo una señal eléctrica, sino que simplemente se encuentra en el medio extracelular sin excitación, el potencial a lo largo de su membrana se denomina potencial de reposo.

En una neurona en reposo la distribución desigual de iones se traduce en una mayor cantidad de iones Na+  y Cl- en el exterior, y una mayor concentración de cationes k+ en el interior. Esto significa que si medimos el potencial de membrana de una neurona en reposo, suele estar entre – 70 y – 80 mV.

Hay que tener en cuenta que esta diferencia de potencial en ambos lados de la membrana es debido al modo en que se mantienen  los iones de k+, Na+  y Cl- .

Aunque en condiciones normales los iones podrían atravesar la membrana según su gradiente de concentración hasta alcanzar su equilibrio, la realidad es que estos iones no pueden atravesar las bicapas lipídicas con facilidad. Por eso se acumula más k+ dentro de la célula y más Na+  y Cl- fuera de ella.

Estos iones solo pueden atravesar las membranas de tres formas: 
  -  A través de un canal iónico a favor de gradiente electroquímico.
   - Transportado por un cotransportador de membrana con un ion que experimente un fuerte gradiente electroquímico.
   - Bombeados en contra de gradiente por una proteína de membrana que utilice la hidrólisis de ATP como fuente de energía.

En general las neuronas en reposo son bastante permeables a los iones k+, siendo el canal más común el que se abre admitiendo iones k+, que cruzan la membrana a favor de gradiente químico de concentración, saliendo al exterior de la célula. A medida que esto ocurre el interior de la célula se va haciendo cada vez más negativo, y este exceso de carga negativa comienza a atraer de nuevo iones k+  desde el exterior de la célula. Se establece así un punto de equilibrio entre fuerzas, por un lado el gradiente de concentración de k+, que favorece su salida de la célula, y por otro, el gradiente eléctrico que moviliza y atrae estos iones hacia el interior de la célula. Este voltaje es el potencial de equilibrio para el k+. También se producen movimientos de los iones Na+  y Cl- a través de la membrana de las neuronas, por lo que cada ion tiene su propio potencial de equilibrio. El potencial de membrana de una célula es el resultado de la suma de los efectos que todos los iones ejercen de forma individual.

Durante la transmisión del impulso nervioso, en un momento determinado en una neurona se produce un cambio rápido y temporal en su potencial de membrana, es lo que se conoce como potencial de acción.

La generación del potencial de acción que hace posible la transmisión del impulso nervioso consta de tres fases:

En el momento inicial se produce una despolarización rápida de la membrana. Para que esto ocurra, el potencial de reposo debe variar hasta alcanzar un valor crítico (-55mV). Si la célula recibe un estímulo insuficiente y no logra alcanzar este punto, no se generará el potencial de acción. Por el contrario, si el estímulo es eficaz y alcanza este umbral de excitabilidad, se abren ciertos canales en la membrana que permiten la entrada de Na+. De este modo, en ese punto se vuelve positiva en el interior y negativa en el exterior (se despolariza). Esto se traduce en un cambio b rusco en el potencial de membrana que pasa de -70 mV, en reposo, a +40 mV, valor que se conoce como potencial de acción.

La despolarización puntual perturba las zonas adyacentes de la membrana celular de modo que se propaga en toda su extensión. Se produce entonces otro cambio brusco por el cierre de los canales de Na+  y la salida de iones k+ al exterior para intentar alcanzar el estado inicial punto por punto. Es lo que se conoce como repolarización.

La repolarización da como resultado que la membrana se quede ligeramente más negativa que el potencial de reposo, estado que se conoce como hiperpolarización.

El conjunto de las tres fases tiene una duración de unos pocos milisegundos y siempre van seguidas de un periodo refractario, que es el tiempo que tarda la neurona en recuperar su polaridad (0,5- 2 ms).

Si el ciclo de despolarización-repolarización ocurre varias veces seguidas, puede ocurrir que el interior de la célula se cargue de  Na+ y se quede sin k+. Para recuperar las condiciones iniciales de ambos iones actúa la bomba de Na+ / k+, que expulsa Na+ y capta k+ mediante transporte activo. 

Fuentes

(1) Kolb B, Whishaw I. Neuropsicología Humana. 5ª ed. Madrid: Editorial Médica Panamericana; 2006.