Comprensión de la transmisión de los impulsos nerviosos

Los impulsos nerviosos tienen un efecto dominó. Cada neurona recibe un impulso y debe transmitirlo a la siguiente neurona y asegurarse de que el impulso correcto continúa en su camino. A través de una cadena de eventos químicos, las dendritas (parte de una neurona) captan un impulso que es transportado a través del axón y transmitido a la siguiente neurona. Todo el impulso pasa a través de una neurona en unos siete milisegundos, más rápido que un rayo. Esto es lo que sucede en sólo seis sencillos pasos:

  • Polarización de la membrana de la neurona: El sodio está en el exterior y el potasio en el interior; las membranas celulares rodean a las neuronas de la misma manera que cualquier otra célula del cuerpo tiene una membrana. Cuando una neurona no es estimulada – simplemente está sentada sin impulso para llevarla o transmitirla – su membrana está polarizada. No paralizado. Polarizado. La polarización significa que la carga eléctrica en el exterior de la membrana es positiva, mientras que la carga eléctrica en el interior de la membrana es negativa. El exterior de la célula contiene iones de sodio en exceso (Na+); el interior de la célula contiene iones de potasio en exceso (K+). (Los iones son átomos de un elemento con una carga positiva o negativa): ¿Cómo puede la carga dentro de la célula ser negativa si la célula contiene iones positivos? Buena pregunta. La respuesta es que además del K+, también habitan en la célula moléculas de proteínas y ácido nucleico cargadas negativamente; por lo tanto, el interior es negativo en comparación con el exterior; entonces, si las membranas celulares permiten que los iones se crucen, ¿cómo es que el Na+ permanece fuera y el K+ permanece dentro? Si este pensamiento cruzó tu mente, te mereces una gran estrella de oro! La respuesta es que el Na+ y el K+, de hecho, se mueven hacia adelante y hacia atrás a través de la membrana. Sin embargo, la Madre Naturaleza pensó en todo. Hay bombas de Na+/K+ en la membrana que bombean el Na+ hacia afuera y el K+ hacia adentro. La carga de un ión inhibe la permeabilidad de la membrana (es decir, dificulta que otras cosas crucen la membrana).
  • Cuando la neurona está inactiva y polarizada, se dice que está en su potencial de reposo. Permanece así hasta que aparece un estímulo.
  • Potencial de acción: Cuando un estímulo llega a una neurona en reposo, los canales de iones cerrados de la membrana de la neurona en reposo se abren repentinamente y permiten que el Na+ que estaba en el exterior de la membrana se introduzca rápidamente en la célula. Recuerde que cuando la neurona estaba polarizada, el exterior de la membrana era positivo, y el interior de la membrana era negativo. Bueno, después de que los iones más positivos se van cargando dentro de la membrana, el interior también se vuelve positivo; se elimina la polarización y se alcanza el umbral, cada neurona tiene un nivel de umbral, el punto en el que no hay contención. Después de que el estímulo supera el nivel de umbral, se abren más canales iónicos cerrados y permiten que entre más Na+ en la célula. Esto provoca la despolarización completa de la neurona y se crea un potencial de acción. En este estado, la neurona continúa abriendo canales de Na+ a lo largo de la membrana. Cuando esto ocurre, es un fenómeno de todo o nada. “Todo o nada” significa que si un estímulo no supera el nivel de umbral y hace que se abran todas las puertas, no se produce ningún resultado potencial de acción; sin embargo, después de cruzar el umbral, no hay vuelta atrás: Cuando un impulso viaja a través de un axón cubierto por una vaina de mielina, el impulso debe moverse entre los huecos no aislados llamados nodos de Ranvier que existen entre cada célula de Schwann.
  • Repolarización: Los iones de potasio se mueven hacia afuera, y los iones de sodio permanecen dentro de la membrana; después de que el interior de la célula se inunda con Na+, los canales de iones cerrados en el interior de la membrana se abren para permitir que el K+ se mueva hacia afuera de la membrana. Con K+ moviéndose hacia el exterior, la repolarización de la membrana restaura el equilibrio eléctrico, aunque es opuesta a la membrana polarizada inicial que tenía Na+ en el exterior y K+ en el interior. Justo después de que las puertas K+ se abren, las puertas de Na+ se cierran; de lo contrario, la membrana no podría repolarizarse.
  • Hiperpolarización: Cuando las puertas de K+ finalmente se cierran, la neurona tiene un poco más de K+ en el exterior que de Na+ en el interior. Esto hace que el potencial de la membrana descienda ligeramente por debajo del potencial de reposo, y se dice que la membrana está hiperpolarizada porque tiene un mayor potencial. (Debido a que el potencial de la membrana es menor, tiene más espacio para “crecer”. Sin embargo, este período no dura mucho tiempo (bueno, ¡ninguno de estos pasos toma mucho tiempo!). Después de que el impulso ha viajado a través de la neurona, el potencial de acción ha terminado, y la membrana celular vuelve a la normalidad (es decir, el potencial de reposo).
  • El período refractario hace que todo vuelva a la normalidad: El potasio regresa al interior, el sodio regresa al exterior, el periodo refractario es cuando el Na+ y el K+ regresan a sus lados originales: Na+ en el exterior y K+ en el interior. Mientras la neurona está ocupada devolviendo todo a la normalidad, no responde a ningún estímulo entrante. Es como dejar que tu contestador automático atienda la llamada telefónica que hace que tu teléfono suene justo cuando entras en la puerta con las manos ocupadas. Después de que las bombas de Na+/K+ devuelven los iones a su lado correcto de la membrana celular de la neurona, la neurona vuelve a su estado polarizado normal y permanece en el potencial de reposo hasta que aparece otro impulso.
  • Al igual que los espacios entre las células de Schwann en un axón aislado, un espacio llamado sinapsis o hendidura sináptica separa el axón de una neurona y las dendritas de la siguiente neurona. Las neuronas no se tocan. La señal debe atravesar la sinapsis para continuar su camino a través del sistema nervioso. La conducción eléctrica lleva un impulso a través de las sinapsis en el cerebro, pero en otras partes del cuerpo, los impulsos son llevados a través de las sinapsis a medida que ocurren los siguientes cambios químicos:

  • Al final del axón de donde proviene el impulso, se despolariza la membrana, se abren los canales de iones y se permite que los iones de calcio (Ca2+) entren en la célula.
  • Cuando los iones de calcio se apresuran, una sustancia química llamada neurotransmisor se libera en la sinapsis.
  • El neurotransmisor se une a los receptores de la neurona, mientras que el químico que sirve como neurotransmisor se mueve a través de la sinapsis y se une a las proteínas de la membrana de la neurona que está a punto de recibir el impulso. Las proteínas sirven como receptores, y diferentes proteínas sirven como receptores para diferentes neurotransmisores, es decir, los neurotransmisores tienen receptores específicos.
  • La excitación o inhibición de la membrana se produce, dependiendo de la sustancia química que haya servido como neurotransmisor y del resultado que haya tenido. Por ejemplo, si el neurotransmisor hace que se abran los canales de Na+, la membrana de la neurona se despolariza y el impulso se transmite a través de esa neurona. Si los canales K+ se abren, la membrana de la neurona se hiperpolariza y se produce la inhibición. Si te preguntas qué le pasa al neurotransmisor después de que se une al receptor, realmente te estás volviendo bueno en esto de la anatomía y la fisiología. Esta es la historia: Después de que el neurotransmisor produce su efecto, ya sea excitación o inhibición, el receptor lo libera y el neurotransmisor regresa a la sinapsis. En la sinapsis, la célula “recicla” el neurotransmisor degradado. Los productos químicos vuelven a la membrana para que durante el siguiente impulso, cuando las vesículas sinápticas se unen a la membrana, el neurotransmisor completo pueda ser liberado de nuevo.