Introducción a la Actividad Eléctrica Neuronal

Los microelectrodos son dispositivos de vidrio o metal que registran la actividad eléctrica de las neuronas.

El interior de la neurona es más negativo que el exterior (con una polaridad de -70 mV) cuando no está transmitiendo un impulso. Este estado se conoce como potencial de reposo.

El Experimento de Hodgkin, Huxley y Katz

Estos científicos descubrieron cómo se transmite el impulso nervioso (I.N.).

• Estudiaron los axones gigantes de calamar, los cuales se comportan de manera similar a los axones humanos.
• Utilizaron un osciloscopio de rayos catódicos: instrumento que mide diferencias de potencial, electricidad y resistencia. Tiene un juego de placas que se conectan con fuentes de poder eléctrico. Los cambios de posición de la línea que aparece en la pantalla del osciloscopio representan el cambio de voltaje (si es recta, quieta y constante, el potencial es neutro).
• Como el axón es muy pequeño, se usaron microelectrodos, los cuales se conectan a la placa y al lugar donde se quiere medir.

Mediciones con Microelectrodos

• Ambos electrodos al exterior de la neurona: 0 mV e inalterable.
• Un electrodo fuera y uno dentro de la neurona: el potencial baja a -70 mV.

Potenciales Eléctricos y la Membrana Neuronal

Los potenciales eléctricos se originan en los gradientes iónicos que regulan la actividad celular.

La Membrana Plasmática

La membrana plasmática es una bicapa de fosfolípidos. Actúa como esqueleto o soporte, separando dos compartimientos (intraneuronal y extraneuronal). Posee:

• Canales iónicos.
• Receptores químicos.
• Transportadores y bombas iónicas (ej. Bomba Na⁺ – K⁺ y Bomba Ca⁺²).
• Enzimas.
• Proteínas de reconocimiento y de conexión con otras neuronas.
• Proteínas de soporte del citoesqueleto, etc.

La membrana está polarizada eléctricamente: negativa dentro, positiva fuera. Esto se mantiene por las bombas iónicas.

Es semipermeable selectiva: regula el paso de iones a través de canales proteicos (regulados por señales químicas o cambios en el potencial de reposo).

Concentración Iónica y Potencial de Equilibrio

Origen del Potencial de Reposo

El potencial de reposo está determinado por la polaridad de la membrana (carga negativa en el interior y positiva en el exterior), es decir, por la concentración diferencial de iones en la membrana no excitada.

Actúan dos situaciones (que empujan en sentido opuesto) que provocan el movimiento de iones: cada ion se comporta buscando un equilibrio electroquímico.

1. Fuerza Eléctrica: Intenta mantener las cargas neutras.
2. Gradiente de Concentración: Trata de igualar la cantidad de iones fuera y dentro de la neurona.

Mecanismos Clave en Reposo

1. Bomba Na⁺ – K⁺: Esta proteína establece un gradiente de concentración de iones en el medio extracelular e intracelular. Funciona como transporte doble: saca tres iones de sodio (Na⁺) hacia fuera e introduce dos iones de potasio (K⁺) hacia dentro. Este proceso gasta ATP para mantener el potencial de membrana.
2. Permeabilidad Selectiva: La membrana es permeable al potasio porque el canal de K⁺ es el único abierto, y es menos permeable al Na⁺ y Cl^–. El potasio tiende a salir de la célula (impulsado por el gradiente de concentración), dejando aniones (cargas negativas intracelulares) dentro. Así, el interior de la membrana se hace negativo respecto del exterior.

Potencial de Acción

El potencial de acción es un cambio instantáneo y temporal de la polaridad normal de la membrana axonal. Es producto de la activación y apertura de canales de sodio dependientes de voltaje.

Recorre el axón longitudinalmente y dura entre 3 y 5 milisegundos.

Ley del Todo o Nada

El potencial de acción solo se produce si el estímulo alcanza un umbral (intensidad mínima). No hay término medio.

Fases del Potencial de Acción

Cuando se produce un estímulo (mecánico, eléctrico) en el axón, los canales iónicos de compuerta se abren y cierran secuencialmente durante el potencial de acción.

Etapas de la Gráfica (Despolarización – Repolarización)

1. Reposo (Polarizada): Potencial de membrana estable (-70 mV).
2. Despolarización (Fase Ascendente): Inversión de la polaridad normal.
3. Potencial de Acción (Pico): Máxima inversión de polaridad.
4. Repolarización (Fase Descendente): Vuelta a la normalidad.
5. Cruce de la Polaridad Neutra (0 mV).
6. Hiperpolarización (Estado Refractario): El potencial cae brevemente por debajo del potencial de reposo.
7. Vuelta al Reposo: Retorno al potencial de membrana normal (-70 mV).