Impulso nervioso: qué es y cómo se genera la señal eléctrica neuronal
Descubre qué es el impulso nervioso, cómo se genera la señal eléctrica en las neuronas y su importancia en la transmisión de información del sistema nervioso.
Un impulso nervioso es la serie de señales eléctricas que se genera en las neuronas (células nerviosas) como respuesta a un estímulo.
En términos sencillos, el impulso nervioso permite que la información recorra el sistema nervioso y se comunique entre neuronas, y entre neuronas y otros tejidos (músculos, glándulas). Este proceso combina cambios eléctricos y químicos controlados por canales iónicos y bombas en la membrana neuronal.
Base eléctrica: potencial de membrana
Las neuronas mantienen una diferencia de carga entre el interior y el exterior de la membrana llamada potencial de reposo (habitualmente alrededor de -60 a -70 mV). Este potencial se debe principalmente a concentraciones distintas de iones como sodio (Na+), potasio (K+), cloro (Cl-) y al funcionamiento activo de la bomba Na+/K+ que transporta iones contra su gradiente.
Generación del impulso (potencial de acción)
Cuando una neurona recibe un estímulo apropiado, se producen pequeños cambios locales en el potencial de membrana (potenciales graduados). Si la suma de esos cambios alcanza un umbral, se abre un conjunto de canales de Na+ dependientes de voltaje y se desencadena un potencial de acción: una rápida despolarización seguida de repolarización que recorre la membrana.
- Despolarización: apertura de canales de Na+, entrada masiva de Na+ y cambio rápido hacia cargas positivas.
- Repolarización: cierre de canales de Na+ y apertura de canales de K+, salida de K+ que devuelve la carga negativa.
- Hiperpolarización: a veces la membrana se vuelve más negativa que el reposo antes de estabilizarse de nuevo.
Períodos refractarios
Tras un potencial de acción la neurona presenta un periodo refractario absoluto (no puede generar otro potencial de acción) y luego un periodo refractario relativo (se necesita un estímulo mayor para disparar uno nuevo). Esto asegura la dirección unidireccional del impulso y limita su frecuencia máxima.
Conducción del impulso
El potencial de acción se propaga a lo largo del axón. En axones no mielinizados la conducción es continua; en axones mielinizados la conducción es saltatoria, saltando de un Nodo de Ranvier al siguiente, lo que acelera notablemente la velocidad de transmisión. La velocidad depende del diámetro axonal, del grado de mielinización y de la temperatura.
Transmisión sináptica
Cuando el potencial de acción llega al terminal axónico provoca la apertura de canales de Ca2+ dependientes de voltaje, la entrada de Ca2+ y la liberación de neurotransmisores mediante exocitosis. Los neurotransmisores atraviesan la hendidura sináptica y se unen a receptores en la neurona postsináptica, generando potenciales excitatorios (EPSP) o inhibitorios (IPSP) que pueden sumar y decidir si se alcanza el umbral para un nuevo potencial de acción.
Factores que afectan la velocidad y eficiencia
- Presencia y grosor de la mielina.
- Diámetro del axón (mayor diámetro = mayor velocidad).
- Temperatura (velocidad disminuye con frío).
- Integridad de canales iónicos y bombas (daño o bloqueo altera la transmisión).
Importancia clínica
Alteraciones en la generación o conducción del impulso nervioso causan enfermedades y síntomas: por ejemplo, la esclerosis múltiple destruye la mielina y ralentiza o bloquea la conducción; los anestésicos locales actúan bloqueando canales de Na+ para impedir la generación de potenciales de acción; algunas toxinas y fármacos interfieren con canales iónicos y sinapsis.
Cómo se registra y estudia
El impulso nervioso puede medirse con técnicas como registros intracelulares (microelectrodos), potenciales de acción aislados ex vivo, electromiografía (EMG) para actividad muscular o electroencefalografía (EEG) para actividad eléctrica global del cerebro.
Resumen
El impulso nervioso es un fenómeno eléctrico generado por cambios en la permeabilidad iónica de la membrana neuronal. Su producción y propagación dependen de canales y bombas iónicas, de la estructura del axón y de la comunicación sináptica, y son fundamentales para la percepción, el movimiento, la memoria y todas las funciones del sistema nervioso.
Trazado aproximado de un potencial de acción típico
Mecanismo de conducción
Polarización
Cuando una neurona no conduce o se encuentra en estado de reposo, la membrana axonal es más permeable a los iones K+ e impermeable a los iones Na+ . La bomba sodio-potasio bombea activamente los iones 3Na+ hacia el líquido extracelular y toma los iones 2K+ en la célula. Debido al desequilibrio de carga se desarrolla una diferencia de potencial a través de la membrana axonal que también se denomina potencial de reposo (-70mV). El lado exterior de la membrana tendrá una carga positiva mientras que el lado interior tendrá una carga negativa.
Despolarización
Cuando se aplica un estímulo (químico, mecánico o eléctrico) a la membrana, la bomba de sodio-potasio deja de funcionar. Los iones Na+ se precipitarán al interior de la célula, seguido de la inversión de la polaridad de la membrana axonal. También se llama despolarización de la fibra nerviosa. La diferencia de potencial eléctrico en el lugar del estímulo se llama potencial de acción (+40mV).
Repolarización
Como resultado, la corriente fluirá de la parte despolarizada de la fibra nerviosa a la parte polarizada de la fibra nerviosa en el axoplasma, mientras que la corriente fluye en dirección opuesta en la superficie de la célula. De este modo, se genera un nuevo potencial de acción por delante en la fibra nerviosa. El tiempo que tarda la membrana axonal en volver a polarizarse se denomina periodo refractario (1ms). Tras el periodo refractario, la bomba de sodio y potasio volverá a funcionar y la membrana volverá de nuevo al estado de reposo.
Conexiones especiales más rápidas
Las sinapsis eléctricas más rápidas se utilizan en los reflejos de huida, la retina de los vertebrados y el corazón. Son más rápidas porque no necesitan la lenta difusión de los neurotransmisores a través de la brecha sináptica. Por lo tanto, las sinapsis eléctricas se utilizan siempre que la respuesta rápida y la coordinación del tiempo son cruciales.
Estas sinapsis conectan directamente las células presinápticas y postsinápticas. Cuando un potencial de acción llega a una sinapsis de este tipo, las corrientes iónicas atraviesan las dos membranas celulares y entran en la célula postsináptica a través de unos poros conocidos como connexones. Así, el potencial de acción presináptico estimula directamente a la célula postsináptica.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es un impulso nervioso?
R: Un impulso nervioso es una serie de señales eléctricas generadas en las neuronas (células nerviosas) en respuesta a un estímulo.
P: ¿Qué tipo de células generan los impulsos nerviosos?
R: Los impulsos nerviosos se generan en las neuronas, o células nerviosas.
P: ¿Cómo responden los impulsos nerviosos a los estímulos?
R: Los impulsos nerviosos se generan en respuesta a estímulos externos.
P: ¿Qué tipo de señal produce un impulso nervioso?
R: Un impulso nervioso produce una señal eléctrica.
P: ¿Por dónde viaja la señal eléctrica durante un impulso nervioso?
R: La señal eléctrica producida por el impulso nervioso viaja a lo largo de la neurona.
P: ¿Hay algún otro nombre para las neuronas?
R: Las neuronas también se denominan "células nerviosas".
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