Fisiología Neuronal: Impulso Nervioso y Sinapsis

Tarjetas didácticas en formato de preguntas y respuestas sobre el potencial de acción, propagación del impulso nervioso, estructura de la vaina de mielina, tipos de sinapsis y la placa motora.

¿Cuántos iones y en qué sentido transporta la bomba de sodio-potasio a través de la membrana celular?

Transporta activamente tres iones sodio ($Na^+$) hacia el exterior de la célula y dos iones potasio ($K^+$) hacia el interior, trabajando en contra de sus gradientes electroquímicos.

¿Cuál es el valor habitual del potencial de reposo en la membrana de una neurona y por qué tiene signo negativo?

Tiene un valor de $-70\,mV$. Lleva signo negativo porque, por convención, se mide la diferencia de potencial comparando el interior respecto del exterior de la célula.

¿Cuáles son las dos únicas clases de células del organismo humano consideradas "excitables"?

Las neuronas y las células musculares, debido a que solo en ellas el potencial de membrana puede modificarse.

¿Qué cambio de voltaje ocurre cuando la despolarización alcanza el umbral en la membrana del axón?

El potencial de membrana cambia bruscamente y se invierte, pasando de un valor negativo a un valor positivo de $+40\,mV$, lo cual constituye el potencial de acción.

Si el potencial de acción se rige por el principio de "todo o nada", ¿cómo transmite el sistema nervioso la diferencia de intensidad de un estímulo?

Mediante la frecuencia: un estímulo más intenso produce una mayor cantidad de potenciales de acción por segundo en comparación con un estímulo más débil.

¿Qué fenómeno bioeléctrico y fases se representan en este gráfico de potencial de membrana frente al tiempo?

Se representa el potencial de acción neuronal, partiendo del estado de reposo ($-70\,mV$), alcanzando el umbral tras un estímulo adecuado, pasando por la despolarización rápida con inversión de voltaje y la posterior repolarización.

¿Cómo se produce la repolarización de la membrana tras el inicio del potencial de acción?

Los canales de sodio dependientes de voltaje se cierran en menos de un milisegundo y se abren más lentamente los canales de potasio dependientes de voltaje, permitiendo la salida de iones $K^+$ a favor de su gradiente.

¿Qué es el período refractario y qué consecuencia fundamental tiene sobre la propagación del impulso nervioso?

Es el lapso de unos milisegundos en que los canales de sodio permanecen inactivos e insensibles a nuevos estímulos tras cerrarse; garantiza que el impulso nervioso no pueda retroceder y avance únicamente hacia el extremo del axón.

¿Qué tipo de células gliales generan la vaina de mielina alrededor de ciertos axones y cuál es su función principal?

Las células de Schwann, las cuales se enroscan repetidamente sobre el axón produciendo capas de membrana lipídica que aíslan eléctricamente a la neurona del medio extracelular.

¿Qué diferencia en el modo y velocidad de transmisión del impulso nervioso se ilustra entre las fibras A y B?

La fibra A posee vaina de mielina con nódulos de Ranvier, permitiendo una conducción saltatoria muy rápida (hasta $200\,m/s$); la fibra B es amielínica y transmite el impulso de forma continua a mucha menor velocidad.

¿Qué son las canalopatías y qué síntomas pueden generar las alteraciones en la inactivación de los canales de sodio?

Son enfermedades de origen genético producidas por el mal funcionamiento de canales iónicos. Las demoras en la inactivación de canales de sodio aumentan la irritabilidad neuronal y pueden ocasionar convulsiones o episodios de pérdida de conocimiento.

¿En qué se diferencian estructural y funcionalmente las sinapsis eléctricas de las sinapsis químicas?

En las sinapsis eléctricas las membranas están unidas estrechamente por poros que dejan pasar iones de forma directa y rápida; en las químicas existe un espacio sináptico que separa las membranas y la señal se transmite mediante neurotransmisores.

¿Qué etapas de la transmisión en una sinapsis química se ilustran secuencialmente en este diagrama?

Muestra la llegada del impulso nervioso a la terminal presináptica, la entrada masiva de iones calcio ($Ca^{2+}$), la fusión de las vesículas con la membrana para liberar neurotransmisores y su posterior unión a receptores en la membrana postsináptica.

¿Qué dos mecanismos ponen fin a la acción de un neurotransmisor en la hendidura sináptica?

La degradación por enzimas específicas en la hendidura o la recaptación hacia el terminal presináptico para su inclusión en nuevas vesículas.

¿Qué distingue a un potencial postsináptico excitatorio de uno inhibitorio?

El excitatorio despolariza la membrana postsináptica acercándola al umbral de disparo, mientras que el inhibitorio hiperpolariza la membrana o mantiene el reposo, disminuyendo la probabilidad de generar un potencial de acción.

¿Qué efectos postsinápticos característicos suelen tener la acetilcolina y el GABA?

La acetilcolina suele producir un efecto excitatorio (despolarizante), mientras que el GABA (ácido gamma-aminobutírico) ejerce comúnmente una acción inhibitoria.

¿Qué estructura celular especializada y componentes sinápticos están ilustrados en este esquema?

La placa motora (unión neuromuscular), que muestra el axón motor con mielina, mitocondrias, el espacio sináptico con liberación de neurotransmisores y los receptores sobre la fibra muscular esquelética.

¿Qué función cumple la acetilcolinesterasa en la unión neuromuscular y cuál es su velocidad de acción?

Destruye rápidamente la acetilcolina libre en la hendidura sináptica para permitir la relajación muscular, actuando a una velocidad de degradación de aproximadamente $5.000$ moléculas de neurotransmisor por segundo.

¿En qué consiste la integración neuronal de señales en una neurona postsináptica?

En la suma algebraica simultánea de todos los potenciales postsinápticos excitatorios e inhibitorios recibidos de múltiples contactos sinápticos, determinando si la membrana alcanza el umbral para disparar un potencial de acción.