Propagación del impulso nervioso

Cuando una neurona tiene que comunicarse con otras neuronas o con un órgano efector, como un músculo o una glándula, lo va a hacer mediante un proceso conocido como impulso nervioso. El impulso nervioso se genera por medio de un potencial de acción que provoca un cambio en la polaridad de la membrana de la neurona y que se va transmitiendo a lo largo de todo el axón.

La membrana de la neurona está formada por una bicapa lipídica y posee una serie de canales que dan permeabilidad a esa membrana. La diferencia electroquímica entre el citoplasma de la neurona y el medio extracelular genera lo que se conoce como diferencia de potencial a ambos lados de la membrana. Si pusiéramos un microelectrodo dentro del citoplasma y otro fuera de la neurona y comprobaríamos que la diferencia de potencial es de -70 mil voltios. Por tanto el lado interno de la membrana es más negativo que el lado externo. Esto es debido a una asimetría en la distribución de bioelementos y biomoléculas entre el citoplasma y el medio extracelular. En el medio extracelular vamos a encontrar diez veces más sodio y más cantidad de cloro mientras que en el medio intracelular vamos a encontrar 30 veces más potasio como también un montón de aniones orgánicos (proteínas y el propio ADN) que generan que el citoplasma tenga esa carga negativa cuando la célula está en reposo.

En ausencia de estímulos esta diferencia de potencial es de menos 7 mil voltios.

En la membrana plasmática encontramos:

Canales de fuga para el potasio, que están permanentemente abiertos.
Canales dependientes de voltaje para el potasio.
Canales dependiente de voltaje para el sodio.
La Bomba sodio potasio. Esta bomba va a sacar en contra de su gradiente de concentración tres sodios y va a meter en contra de su gradiente de concentración dos potasios y es también fundamental para el mantenimiento del potencial de reposo de estos menos 70 mil voltios.

Cuando llega un estímulo al soma de la neurona llevará la información a una zona que se conoce como cono axónico de la neurona. Si el estímulo que llegó al soma de la neurona permite que se abran los canales de sodio, el sodio empezará a ingresar a favor de su gradiente de concentración al citoplasma, provocando que la membrana se empiece a despolarizar, es decir, va a disminuir su diferencia de potencial, porque se están introduciendo cargas positivas. Entonces la diferencia de potencial ya no va a ser de -70, sino va a ser mayor.

Es importante que cuando llega el impulso nervioso al cono del axón y se abren los canales de sodio se abran en una cantidad suficiente para que permita que se de la despolarización y la diferencia de potencial ascienda y sea superior a -55 mil voltios. A esto se le conoce como la ley del todo nada, ya que significa que el impulso debe tener tal fuerza que permita que se supere el umbral de -55.000 voltios. Si lo supera, se van a abrir todos los canales de sodio que haya y va a propagarse el impulso nervioso, pero si no se supera este umbral la neurona vuelve a cero y no se produce la despolarización.

Si se abren los suficientes canales de sodio y se superan estos -55.000 voltios, al abrirse todos los canales de sodio, va a seguir despolarizándose la membrana y aumentado su potencial hasta aproximadamente +40 mil voltios. Por tanto, la despolarización cambia el potencial de membrana, que ahora se ha vuelto positivo en la cara citoplasmática y negativo en el medio extracelular.

Cuando llegamos a estos +40 mil voltios se van a cerrar los canales dependientes de voltaje para el sodio y se van a abrir los canales dependientes de voltaje para el potasio y de esta forma van a empezar a salir los cationes de potasio. Van a salir las cargas positivas y al sacar estas cargas, comienza lo que se conoce como repolarización. La membrana de la neurona va a empezar paulatinamente a cambiar nuevamente la diferencia de potencial volviéndose positiva fuera y negativa dentro. Como salen tantos potasios por el canal dependiente de voltaje, que está abierto, pero al mismo tiempo también se pierde potasio por los canales de fuga del potasio, no solo voy a llegar al potencial de reposo sino que se va a superar hasta llegar a -90 mil voltios y a esto se le conoce como hiperpolarización. Esto ocurre hasta que se cierra el canal dependiente de voltaje para el potasio y la bomba sodio potasio restablece el potencial de reposo en -70 mil voltios.

Durante la hiperpolarización se da un período refractario donde los canales de sodio se inactivan, y estando cerrados no son sensibles al voltaje. Por más impulsos que lleguen en este período refractario no se va a producir despolarización y por lo tanto no se va a dar la transmisión nerviosa. La hiperpolarización es un periodo muy breve que se da durante la repolarización. Cuando volvemos al potencial de reposo se vuelven a activar estos canales dependientes voltajes para el sodio y ya queda la neurona disponible para recibir nuevos estímulos.

En las neuronas amielínicas este proceso ocurre en cada punto de la membrana, pero en aquellas neuronas que tienen vaina de mielina secretada por oligodendrocitos en el SNC o por las Células de Schwann en el SNP, lo que ocurre es que todos los canales van a estar localizados en unos puntos conocidos como Nódulos de Ranvier, que es lo que permite que la despolarización no tenga que ir punto por punto a lo largo del axón sino que se vayan produciendo saltos entre los nódulos de Ranvier y de esta forma se aumenta la velocidad del impulso nervioso y permite que neuronas que son muy largas propaguen el impulso con la suficiente fuerza hasta el punto final de ese axón.