Cómo etiquetar un gráfico de potencial de acción que muestre la despolarización

¿Qué es un potencial de acción?

En este momento, estás usando tus ojos para leer esta información. Al mirar esta página, su cerebro interpreta inmediatamente lo que está viendo como palabras y establece conexiones con otra información almacenada como recuerdos. Su cerebro también le dice a los músculos que rodean los ojos que se contraigan o se relajen, lo que le permite concentrarse en la pantalla y seguir las palabras en la página. Cuando empiezas a pensar en ello, es bastante sorprendente que puedas leer. ¿Cómo sucede todo esto tan rápido?

La respuesta son los potenciales de acción. Las células del cerebro, llamadas neuronas, se envían señales eléctricas a la velocidad del rayo entre sí para comunicarse a través de sus axones, conexiones largas entre el cuerpo celular y la terminal. Estas señales se denominan potenciales de acción . Los científicos pueden medir cómo se mueven las señales eléctricas a través de una neurona y crear gráficos con la información. Pero antes de comenzar con estos gráficos, repasemos los pasos para enviar un potencial de acción.

Pasos potenciales de acción

Volvamos al ejemplo de la lectura. Cuando lee, la luz entra en sus ojos a través de la pupila. La luz incide en las células sensoriales de la retina. Estas células reciben el mensaje de que estás viendo algo. Entonces, así es como se desarrollan los pasos de un potencial de acción a medida que lee:

1. Despolarización

Las neuronas sensoriales, como las que perciben la luz en los ojos, se activan mediante un estímulo, como la luz. Otras neuronas en su cerebro son activadas por sustancias químicas llamadas neurotransmisores que se envían entre las neuronas.

Entonces, mientras lee esto, la luz golpea las neuronas sensoriales de sus ojos. La luz hace que las proteínas de los canales se abran en la membrana celular. Estas proteínas permiten que los iones cargados positivamente, como el sodio y el calcio, ingresen a la célula.

Su cerebro y otras neuronas son órganos eléctricos. La electricidad surge a través de sus axones largos, al igual que la electricidad se mueve a través de un cable en su casa. Todas las células tienen un potencial de membrana normal, llamado potencial de reposo . Cuando los iones entran o salen de la célula, el potencial de membrana cambia.

Entonces, cuando los iones positivos ingresan a la célula, provoca un aumento en el potencial de membrana de la célula. El potencial de membrana aumenta hasta que se alcanza el potencial umbral. Luego, los canales de sodio activados por voltaje se abren y permiten que el sodio ingrese rápidamente a la neurona en la unión del axón y el cuerpo celular.

En este punto, la célula sufre una despolarización , que es un rápido aumento del potencial de membrana. Esta respuesta es todo o nada, lo que significa que una vez que comienza la despolarización, continúa durante un período de tiempo determinado, luego los canales de sodio se cierran de golpe, evitando que el axón se despolarice.

2. Repolarización

Una vez que el potencial de acción se envía por el axón, es necesario restablecer el segmento inicial para iniciar un nuevo impulso. Esta fase se llama repolarización . Cuando el potencial de membrana aumenta a un cierto nivel, los canales de potasio activados por voltaje se abren. El potasio también tiene una carga positiva, pero cuando los canales se abren, el potasio sale rápidamente de la célula. Dado que se va un ion positivo, la célula se vuelve más negativa.

3. Hiperpolarización

Finalmente, la célula se vuelve tan negativa que en realidad sobrepasa el potencial de reposo original. A esto se le llama hiperpolarización . Durante esta fase, el potencial de membrana es más negativo de lo que sería normalmente. Esto hace que sea más difícil para una neurona alcanzar el umbral para enviar una señal de lo normal, lo que limita la cantidad de señales que se pueden enviar una tras otra. Esto se llama período refractario , donde es más difícil para una célula iniciar un potencial de acción.

Graficar un potencial de acción

¿Cómo sabemos siquiera que están sucediendo estos procesos microscópicos? Bueno, los científicos pueden usar electrodos especiales para medir el potencial de membrana de la célula y otras técnicas para determinar qué proteínas se activan y en qué momento. Los científicos grafican el potencial de membrana a lo largo del tiempo para observar cómo está cambiando la célula.

Si miramos un gráfico, podemos ver que hay un punto de partida donde la línea es plana. Este es el potencial de reposo. Los potenciales en reposo varían de una célula a otra, pero suelen rondar los -70 milivoltios (mV).

Pronto, comenzará a ver aumentar la pendiente. Aquí es donde la célula se está despolarizando, pero aún no ha alcanzado su potencial de acción.

Habrá un punto donde la pendiente aumentará dramáticamente y la línea se elevará a un pico. Esta es la despolarización durante un potencial de acción. En el pico, los canales de sodio se cierran de golpe y la célula ya no se despolariza.

Cuando la línea desciende del pico, los canales de potasio activados por voltaje se abren y comienza la repolarización. Sin embargo, notará que la línea desciende por debajo del potencial de reposo. Esta es la fase de hiperpolarización y representa el período refractario.

Lentamente, verá que la línea regresa a nuestro potencial de reposo inicial y el ciclo puede comenzar de nuevo.

Resumen de la lección

Dediquemos un par de minutos a revisar lo que hemos aprendido sobre el etiquetado de gráficos de potencial de acción que muestran despolarización. Los potenciales de acción son señales eléctricas enviadas entre neuronas causadas por neurotransmisores o estímulos sensoriales en el entorno. Y recuerde, los neurotransmisores son sustancias químicas que se mueven entre las neuronas y envían señales de una neurona a la siguiente.

• Primero, se abren canales que hacen que la célula alcance el umbral, aumentando el voltaje del potencial de membrana en reposo , que es un potencial de membrana normal. El potencial de reposo es una línea plana en el gráfico del potencial de acción, cuya pendiente aumenta durante el umbral.
• La despolarización es causada por la apertura de los canales de sodio activados por voltaje, lo que hace que la membrana se vuelva más positiva. Esto se muestra como un fuerte aumento en el gráfico.
• La repolarización ocurre cuando la membrana se vuelve negativa debido a la apertura de los canales de potasio activados por voltaje. En el gráfico, verá que la línea desciende y el voltaje disminuye.
• Finalmente, la célula entra en la hiperpolarización donde el potencial de membrana es más negativo de lo que sería normalmente, y cae por debajo del potencial de reposo durante el período refractario , donde es más difícil para una célula iniciar un potencial de acción.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador