¿Qué es un potencial de acción?

Cada vez que haces algo, desde dar un paso hasta levantar el teléfono, tu cerebro transmite señales eléctricas al resto de tu cuerpo. Estas señales se llaman los potenciales de acción. Los potenciales de acción permiten que tus músculos se coordinen y se muevan con precisión. Se transmiten por células en el cerebro llamadas neuronas.

Conclusiones clave: potencial de acción

Los potenciales de acción son transmitidos por células en el cerebro llamadas neuronas. Las neuronas son responsables de coordinar y procesar la información sobre el mundo que se envía a través de sus sentidos, enviando comandos a los músculos de su cuerpo y transmitiendo todas las señales eléctricas en Entre.

La neurona está compuesta de varias partes que le permiten transferir información a todo el cuerpo:

• Dendritas son partes ramificadas de una neurona que reciben información de neuronas cercanas.
• los cuerpo de la célula de la neurona contiene su núcleo, que contiene la información hereditaria de la célula y controla el crecimiento y la reproducción de la célula.
• los axon conduce señales eléctricas lejos del cuerpo celular, transmitiendo información a otras neuronas en sus extremos, o terminales axon.

Puede pensar en la neurona como una computadora, que recibe información (como presionar una tecla de letra en su teclado) a través de sus dendritas, luego le da una salida (ver esa carta emergente en la pantalla de su computadora) a través de su axón En el medio, la información se procesa para que la entrada dé como resultado la salida deseada.

Los potenciales de acción, también llamados "picos" o "impulsos", ocurren cuando el potencial eléctrico a través de una membrana celular aumenta rápidamente, luego cae, en respuesta a un evento. El proceso completo generalmente toma varios milisegundos.

Una membrana celular es una doble capa de proteínas y lípidos que rodea una célula, protegiendo su contenidos del ambiente exterior y permitiendo solo ciertas sustancias mientras se mantienen otras fuera.

Un potencial eléctrico, medido en voltios (V), mide la cantidad de energía eléctrica que tiene el potencial que hacer trabajo. Todas las células mantienen un potencial eléctrico a través de sus membranas celulares.

El potencial eléctrico a través de una membrana celular, que se mide comparando el potencial dentro de una célula con el exterior, surge porque hay diferencias en la concentracióno gradientes de concentración, de partículas cargadas llamadas iones afuera versus adentro de la célula. Estos gradientes de concentración a su vez causan desequilibrios eléctricos y químicos que impulsan a los iones a igualar los desequilibrios, con desequilibrios más dispares que proporcionan un mayor motivador, o fuerza motriz, para que se solucionen los desequilibrios. Para hacer esto, un ion típicamente se mueve desde el lado de alta concentración de la membrana al lado de baja concentración.

Los dos iones de interés para potenciales de acción son el catión potasio (K⁺) y el catión sodio (Na⁺), que se pueden encontrar dentro y fuera de las celdas.

• Hay una mayor concentración de K⁺ dentro de las celdas en relación con el exterior.
• Hay una mayor concentración de Na⁺ en el exterior de las celdas en relación con el interior, aproximadamente 10 veces más alto.

Cuando no hay potencial de acción en progreso (es decir, la célula está "en reposo"), el potencial eléctrico de las neuronas está en el potencial de membrana en reposo, que generalmente se mide alrededor de -70 mV. Esto significa que el potencial del interior de la celda es 70 mV más bajo que el exterior. Cabe señalar que esto se refiere a un equilibrio Estado: los iones todavía entran y salen de la célula, pero de una manera que mantiene el potencial de membrana en reposo a un valor bastante constante.

El potencial de membrana en reposo se puede mantener porque la membrana celular contiene proteínas que se forman canales de iones - agujeros que permiten que los iones entren y salgan de las células - y sodio / potasio zapatillas que puede bombear iones dentro y fuera de la célula.

Los canales iónicos no siempre están abiertos; Algunos tipos de canales solo se abren en respuesta a condiciones específicas. Estos canales se denominan así canales "cerrados".

UN canal de fuga se abre y cierra al azar y ayuda a mantener el potencial de membrana en reposo de la célula. Los canales de fuga de sodio permiten Na⁺ moverse lentamente hacia la célula (porque la concentración de Na⁺ es mayor en el exterior en relación con el interior), mientras que los canales de potasio permiten K⁺ salir de la célula (porque la concentración de K⁺ es más alto en el interior en relación con el exterior). Sin embargo, hay muchos más canales de fuga para el potasio que para el sodio, por lo que el potasio sale de la célula a un ritmo mucho más rápido que el sodio que ingresa a la célula. Por lo tanto, hay más carga positiva en el fuera de de la célula, lo que hace que el potencial de membrana en reposo sea negativo.

A sodio / potasio bomba mantiene el potencial de membrana en reposo al mover el sodio fuera de la célula o el potasio a la célula. Sin embargo, esta bomba trae dos K⁺ iones por cada tres Na⁺ iones eliminados, manteniendo el potencial negativo.

Canales de iones activados por voltaje son importantes para los potenciales de acción. La mayoría de estos canales permanecen cerrados cuando la membrana celular está cerca de su potencial de membrana en reposo. Sin embargo, cuando el potencial de la célula se vuelve más positivo (menos negativo), estos canales iónicos se abrirán.

Un potencial de acción es un temporal inversión del potencial de membrana en reposo, de negativo a positivo. El potencial "pico" del potencial de acción generalmente se divide en varias etapas:

1. En respuesta a una señal (o estímulo) como un neurotransmisor que se une a su receptor o que presiona una tecla con el dedo, algo de Na⁺ canales abiertos, permitiendo Na⁺ fluir hacia la celda debido al gradiente de concentración. El potencial de membrana despolarizao se vuelve más positivo.
2. Una vez que el potencial de membrana alcanza un límite valor, generalmente alrededor de -55 mV, el potencial de acción continúa. Si no se alcanza el potencial, el potencial de acción no ocurre y la célula volverá a su potencial de membrana en reposo. Este requisito de alcanzar un umbral es la razón por la cual el potencial de acción se denomina todo o nada evento.
3. Después de alcanzar el valor umbral, Na activado por voltaje⁺ canales abiertos, y Na⁺ los iones inundan la celda. El potencial de membrana cambia de negativo a positivo porque el interior de la célula ahora es más positivo en relación con el exterior.
4. A medida que el potencial de membrana alcanza +30 mV - el pico del potencial de acción - dependiente de voltaje potasio canales abiertos, y K⁺ deja la célula debido al gradiente de concentración. El potencial de membrana repolariza, o retrocede hacia el potencial negativo de la membrana en reposo.
5. La neurona se vuelve temporalmente hiperpolarizado como la K⁺ Los iones hacen que el potencial de membrana se vuelva un poco más negativo que el potencial de reposo.
6. La neurona entra en un refractarioperíodo, en el que la bomba de sodio / potasio devuelve la neurona a su potencial de membrana en reposo.

El potencial de acción viaja a lo largo del axón hacia los terminales del axón, que transmiten la información a otras neuronas. La velocidad de propagación depende del diámetro del axón, donde un diámetro más ancho significa una propagación más rápida, y si una parte de un axón está cubierta o no con mielina, una sustancia grasa que actúa de manera similar a la cubierta de un cable: envuelve el axón y evita que se escape la corriente eléctrica, permitiendo que el potencial de acción ocurra más rápido.

• "12.4 El potencial de acción". Anatomía y fisiología, Pressbooks, opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/12-4-the-action-potential/.
• Charad, Ka Xiong. "Los potenciales de acción." Hiperfísica, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/actpot.html.
• Egri, Csilla y Peter Ruben. "Potenciales de acción: generación y propagación". ELS, John Wiley & Sons, Inc., 16 de abril. 2012, onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470015902.a0000278.pub2.
• "Cómo se comunican las neuronas". Lumen - Biología sin límites, Lumen Learning, cursos.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/how-neurons-communicate/.