Las grabaciones de la figura anterior ilustran tres características muy importantes de los potenciales de acción nerviosos. En primer lugar, el potencial de acción nervioso tiene una duración corta (aproximadamente 1 mseg). En segundo lugar, los potenciales de acción nerviosa se provocan de forma “todo o nada”. En tercer lugar, las células nerviosas codifican la intensidad de la información mediante la frecuencia de los potenciales de acción. Cuando aumenta la intensidad del estímulo, el tamaño del potencial de acción no aumenta. Más bien aumenta la frecuencia o el número de potenciales de acción. En general, cuanto mayor es la intensidad de un estímulo (ya sea un estímulo luminoso para un fotorreceptor, un estímulo mecánico para la piel o un estiramiento para un receptor muscular), mayor es el número de potenciales de acción provocados. Del mismo modo, en el sistema motor, cuanto mayor sea el número de potenciales de acción en una neurona motora, mayor será la intensidad de la contracción de un músculo inervado por esa neurona motora.
Los potenciales de acción son de gran importancia para el funcionamiento del cerebro, ya que propagan información en el sistema nervioso al sistema nervioso central y propagan órdenes iniciadas en el sistema nervioso central a la periferia. Por consiguiente, es necesario comprender a fondo sus propiedades. Para responder a las preguntas de cómo se inician y propagan los potenciales de acción, necesitamos registrar el potencial entre el interior y el exterior de las células nerviosas utilizando técnicas de registro intracelular.
¿Cuáles son los 4 pasos del potencial de acción?
Un potencial de acción puede dividirse a su vez en sus distintas etapas: despolarización, repolarización, hiperpolarización y periodo refractario.
Los potenciales de acción (esos impulsos eléctricos que envían señales por todo el cuerpo) no son más que un cambio temporal (de negativo a positivo) en el potencial de membrana de la neurona causado por los iones que entran y salen repentinamente de la neurona.
¿Cuáles son los pasos de un potencial de acción?
El potencial de acción tiene tres etapas principales: despolarización, repolarización e hiperpolarización.
Potencial de equilibrio
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Una neurona (una célula nerviosa) es el componente básico del sistema nervioso. Cuando las neuronas transmiten señales a través del cuerpo, parte del proceso de transmisión implica un impulso eléctrico denominado potencial de acción.
Este proceso, que se produce durante el disparo de las neuronas, permite a una célula nerviosa transmitir una señal eléctrica por el axón (una porción de la neurona que lleva los impulsos nerviosos lejos del cuerpo celular) hacia otras células. Esto envía un mensaje a los músculos para provocar una respuesta.
Los axones transmiten información en los circuitos neuronales mediante la conducción fiable de potenciales de acción (PA) desde el segmento inicial del axón (SIA) hasta los terminales presinápticos. Recientes hallazgos experimentales demuestran cada vez más que la función axonal no se limita a la simple transmisión de los PA. Los avances en las técnicas de grabación de resolución subcelular han demostrado que los axones muestran una modulación dependiente de la actividad en la forma de la espiga y la velocidad de conducción, que influyen en la fuerza sináptica y la latencia. Aquí revisamos brevemente cómo los recientes desarrollos metodológicos facilitan la comprensión de la fisiología del axón. Incluimos los tres métodos más comunes, es decir, la imagen de voltaje codificada genéticamente (GEVI), el patch-clamp subcelular y las matrices de microelectrodos de alta densidad (HD-MEA). A continuación, describimos con más detalle el potencial de los HD-MEA para estudiar la fisiología axonal. Debido a su robustez, su facilidad para el alto rendimiento y su alta resolución espaciotemporal, las HD-MEA pueden proporcionar una lectura eléctrica funcional directa de células individuales y conjuntos celulares con resolución subcelular. Por lo tanto, las HD-MEA pueden emplearse para investigar patologías axonales, los efectos de intervenciones genómicas a gran escala (por ejemplo, con ARNi o CRISPR) o en el cribado de compuestos. Una combinación de matrices de microelectrodos (MEA) extracelulares, microelectrodos intracelulares e imágenes ópticas podría revelar repertorios aún inexplorados de funciones axonales.
Potencial en reposo
Cuando un potencial de acción (impulso nervioso) recorre un axón, se produce un cambio de polaridad eléctrica en la membrana del axón. En respuesta a una señal procedente de otra neurona, los canales iónicos de sodio (Na+) y potasio (K+) se abren y se cierran cuando la membrana alcanza su potencial umbral. Los canales de Na+ se abren al principio del potencial de acción y el Na+ se desplaza hacia el axón, provocando la despolarización. La repolarización se produce cuando los canales de K+ se abren y el K+ sale del axón, creando un cambio en la polaridad eléctrica entre el exterior y el interior de la célula. El impulso viaja por el axón en una sola dirección, hasta la terminal del axón, donde envía señales a otras neuronas.
Un potencial de acción se produce cuando el potencial de membrana de un lugar específico de la célula aumenta y disminuye rápidamente[1] Esta despolarización hace que los lugares adyacentes se despolaricen de forma similar. Los potenciales de acción se producen en varios tipos de células animales, llamadas células excitables, que incluyen neuronas, células musculares y en algunas células vegetales. Algunas células endocrinas, como las células beta del páncreas y algunas células de la hipófisis anterior, también son células excitables[2].
