Exploraremos en detalle la diferencia entre el potencial de acción y el potencial de membrana. Ambos conceptos son fundamentales para comprender el funcionamiento del sistema nervioso y la transmisión de señales entre las células nerviosas. A continuación, analizaremos cada uno de ellos y su relación en el proceso de generación y transmisión de impulsos nerviosos.
Potencial de Acción
El potencial de acción es un fenómeno eléctrico que ocurre en las células nerviosas cuando son estimuladas. Se trata de un impulso nervioso que atraviesa la membrana celular y modifica la distribución de la carga eléctrica. Este impulso permite la transmisión de información entre los tejidos del organismo.
Generación del Potencial de Acción
El potencial de acción se genera cuando la neurona es estimulada y se supera un umbral determinado. En este punto, se produce una despolarización de la membrana celular, lo que significa que la carga eléctrica en el interior de la célula se vuelve más positiva en relación al exterior. Esta despolarización permite el intercambio de mensajes entre las células nerviosas.
La generación del potencial de acción se basa en el principio del «todo o nada». Esto significa que una vez que se supera el umbral de excitación, el potencial de acción se desencadena y se propaga a lo largo de la neurona. No importa la intensidad del estímulo, el potencial de acción siempre tendrá la misma amplitud y duración.
El proceso de generación del potencial de acción se puede dividir en varias etapas. Primero, la neurona se encuentra en su estado de reposo, con una carga eléctrica negativa en el interior y positiva en el exterior. Cuando la neurona es estimulada, se abren los canales de sodio en la membrana celular, permitiendo la entrada de iones de sodio al interior de la célula. Esto provoca una despolarización de la membrana, es decir, la carga eléctrica en el interior de la célula se vuelve más positiva.
Fosa NasalA medida que la despolarización avanza, se produce un cambio en la permeabilidad de la membrana, lo que permite la entrada de más iones de sodio y la salida de iones de potasio. Esto genera un flujo de corriente eléctrica a lo largo de la neurona, propagando el potencial de acción. Una vez que el potencial de acción se completa, la membrana vuelve a su estado de reposo y se restablece el potencial de membrana.
Duración y Características del Potencial de Acción
El potencial de acción tiene una duración fija y constante en todas las células nerviosas. Su duración puede variar entre diferentes tipos de neuronas, pero una vez que se inicia, sigue un patrón temporal específico. Durante el potencial de acción, la membrana celular experimenta una rápida despolarización seguida de una repolarización y, finalmente, una hiperpolarización antes de volver a su estado de reposo.
La despolarización es el proceso en el que la carga eléctrica en el interior de la célula se vuelve más positiva. Durante esta etapa, los canales de sodio se abren y los iones de sodio entran a la célula, generando un cambio en la distribución de la carga eléctrica. La repolarización es el proceso en el que la carga eléctrica vuelve a su estado de reposo, es decir, negativa en el interior de la célula. Durante esta etapa, los canales de sodio se cierran y los canales de potasio se abren, permitiendo la salida de iones de potasio al exterior de la célula. Finalmente, la hiperpolarización es el proceso en el que la carga eléctrica en el interior de la célula se vuelve más negativa que en el estado de reposo. Durante esta etapa, los canales de potasio permanecen abiertos y los iones de potasio continúan saliendo de la célula.
Influencia de Potenciales Inhibitorios y Excitatorios
El potencial de acción puede ser influenciado por otros potenciales eléctricos presentes en la célula. Los potenciales inhibitorios tienden a disminuir la probabilidad de generación de un potencial de acción, mientras que los potenciales excitatorios aumentan esta probabilidad. Estos potenciales pueden ser generados por neurotransmisores u otros estímulos que afectan la excitabilidad de la neurona.
Por ejemplo, si una neurona recibe un potencial inhibitorio, como la liberación de neurotransmisores inhibidores, la probabilidad de generación de un potencial de acción disminuirá. Esto se debe a que los neurotransmisores inhibidores actúan abriendo canales de potasio adicionales en la membrana celular, lo que aumenta la salida de iones de potasio y dificulta la despolarización de la célula.
PupaPor otro lado, si una neurona recibe un potencial excitatorio, como la liberación de neurotransmisores excitadores, la probabilidad de generación de un potencial de acción aumentará. Esto se debe a que los neurotransmisores excitadores actúan abriendo canales de sodio adicionales en la membrana celular, lo que aumenta la entrada de iones de sodio y facilita la despolarización de la célula.
Potencial de Membrana
El potencial de membrana se refiere a la diferencia de carga eléctrica entre el interior y el exterior de la célula en reposo. Es la base para la generación del potencial de acción y se mantiene estable hasta que la neurona es estimulada.
Características del Potencial de Membrana en Reposo
El potencial de membrana en reposo es negativo en relación al exterior de la célula. Esta diferencia de carga eléctrica se debe a la distribución de iones a través de la membrana celular. En reposo, la célula mantiene una mayor concentración de iones de potasio en el interior y una mayor concentración de iones de sodio en el exterior.
La diferencia de carga eléctrica en reposo se debe a la acción de las bombas de iones presentes en la membrana celular. Estas bombas transportan activamente los iones de sodio al exterior de la célula y los iones de potasio al interior de la célula, manteniendo las concentraciones adecuadas en cada lado de la membrana.
Mantenimiento del Potencial de Membrana en Reposo
El potencial de membrana en reposo se mantiene estable gracias a la acción de las bombas de iones presentes en la membrana celular. Estas bombas transportan activamente los iones de sodio y potasio a través de la membrana, manteniendo las concentraciones adecuadas en cada lado. Además, la permeabilidad selectiva de la membrana permite el paso de algunos iones, mientras que otros se mantienen restringidos.
PelambreLa bomba de sodio-potasio es una de las bombas de iones más importantes en la membrana celular. Esta bomba utiliza energía en forma de ATP para transportar tres iones de sodio al exterior de la célula y dos iones de potasio al interior de la célula. Este proceso de transporte activo ayuda a mantener las concentraciones adecuadas de iones de sodio y potasio en cada lado de la membrana.
Además de las bombas de iones, la permeabilidad selectiva de la membrana también contribuye al mantenimiento del potencial de membrana en reposo. La membrana celular está compuesta por una bicapa lipídica que impide el paso libre de iones cargados. Sin embargo, existen canales iónicos en la membrana que permiten el paso de ciertos iones. Estos canales pueden ser selectivos para iones de sodio, potasio, calcio u otros iones, lo que permite el flujo controlado de iones a través de la membrana.
Relación entre el Potencial de Membrana y el Potencial de Acción
El potencial de membrana en reposo es la base para la generación del potencial de acción. Cuando la neurona es estimulada y se supera el umbral, se produce una despolarización de la membrana y se inicia el potencial de acción. Una vez que el potencial de acción se completa, la membrana vuelve a su estado de reposo y el potencial de membrana se restablece.
La despolarización de la membrana durante el potencial de acción se produce debido a la apertura de canales de sodio en la membrana celular. Esto permite la entrada de iones de sodio al interior de la célula y genera un cambio en la distribución de la carga eléctrica. Una vez que el potencial de acción se completa, los canales de sodio se cierran y los canales de potasio se abren, permitiendo la salida de iones de potasio al exterior de la célula. Esto restablece la diferencia de carga eléctrica entre el interior y el exterior de la célula y vuelve a establecer el potencial de membrana en reposo.
Conclusiones
El potencial de acción y el potencial de membrana son conceptos fundamentales en el estudio de la transmisión de señales en el sistema nervioso. El potencial de acción es el impulso nervioso que atraviesa la membrana celular y permite la transmisión de información entre las células nerviosas. Por otro lado, el potencial de membrana es la diferencia de carga eléctrica entre el interior y el exterior de la célula en reposo, y es la base para la generación del potencial de acción. Ambos conceptos están estrechamente relacionados y son esenciales para comprender el funcionamiento del sistema nervioso.