reporte lab 4

Vista previa del material en texto

(
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE
 FACULTAD DE INGENIERÍAS - DEPARTAMENTO DE AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA PRÁ
CTICA 
4: SIMULACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN EN AXÓN GIGANTE DE CALAMAR
 
Asignatura:
Biofísica Médica
Docente
:
Franklin Moreno 
)
1. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE:
· Comprender como se generan los potenciales de acción (PA) en el axón y como se relacionan los PA con la conductancia de la membrana al Na (GNa+) y al potasio (GK+).
· Determinar el período refractario del axón.
· Observar la sumación temporal de potenciales graduados.
2. CONOCIMIENTOS PREVIOS
Potencial de acción (PA), Potencial de reposo de la membrana (Prm, Vrm), Corriente de sodio (INa), Corriente de potasio (IK), Conductancia de sodio (GNa), Conductancia de potasio (GK)
3. REPORTE DEPRÁCTICA:
3.1. Relación entre las propiedades del estímulo y la iniciación del PA 
Genere un estímulo de 10uA durante 1 ms. Se genera un PA? No se genera PA
Cómo se denomina este estímulo? Es un estímulo subumbral que genera potencial graduado 
3.2. La generación de un PA es una función de la amplitud y la duración del estímulo:
Encuentre la amplitud umbral para un estímulo de 0,3 ms. Luego varíe la intensidad del estímulo de acuerdo a la tabla 1 y establezca la amplitud umbral a condiciones control de [K]o y [Na]o. Repita las medidas cambiando [K]o a 6 mM. Regrese [K]o al valor normal y disminuya [Na]o a 110 mM. Complete la tabla de datos:
	Duración (ms)
	Amplitud (uA),
condiciones control
	Amplitud (uA),
[K]o = 6 mM
	Amplitud (uA),
[Na]o = 110 mM
	0.3
	34.8
	20.8
	48.2
	0.5
	21.2
	12.7
	29.4
	1.0
	11.2
	6.7
	15.4
	1.5
	7.9
	4.7
	10.8
	2.0
	6.4
	3.8
	8.7
	2.5
	5.6
	3.3
	7.4
	3.0
	5.0
	3.0
	6.6
	4.0
	4.5
	2.6
	5.7
	5.0
	4.3
	2.5
	5.3
Tabla 1. Duración (ms) vs intensidad (uA) del estímulo aplicado al axón de calamar en condiciones control de [K]o y [Na]o, con [K]o= 6mM y [Na]o=110mM .
Construya la curva duración vs intensidad del estímulo. 
 
Gráfica 1. Duración (ms) vs intensidad (uA) del estímulo aplicado al axón de calamar en condiciones control de [K]o y [Na]o, con [K]o= 6mM y [Na]o=110mM .
A partir de la gráfica, estime:
Intensidad del estímulo umbral a condiciones control: 		4 µA
Duración del estímulo umbral a condiciones control: 		0,2 ms
Intensidad del estímulo umbral con [K]o = 6 mM:	 		2 µA
Duración del estímulo umbral [K]o = 6 mM: 		 	0,1 ms
Intensidad del estímulo umbral con [Na]o = 110 mM:		5 µA 
Duración del estímulo umbral [Na]o = 110 mM: 			0,2 ms
Analice los resultados y explique lo observado con fundamento en la teoría:
Es posible observar que las gráficas tienden a un valor determinado con el transcurso del tiempo (comportamiento asintótico), esto se debe a que existe un valor mínimo de intensidad del estímulo que permite generar potencial de acción, a dicho valor se le conoce como amplitud o intensidad umbral; del mismo modo cada estimulo posee una duración mínima para la cual se genera el P.A.
La variación en las condiciones de control influye en el potencial de reposo de la membrana: al aumentar las concentraciones de potasio (K) se despolariza la membrana, llevando la célula más cerca al umbral, por lo que requerirá impulsos de menor intensidad para generar P.A.; por otro lado, al disminuir las concentraciones de sodio (Na) se lleva la membrana a un estado hiperpolarizado, alejando la célula del umbral y requiriendo estímulos más fuertes para que se genere el P.A.
3.3. Determinación del período refractario
Determine el período refractario aplicando un segundo estímulo, a tiempos variables después de un primer PA. En esta pantalla es posible aplicar dos estímulos consecutivos de igual duración y amplitud a la célula. Fije la duración de ambos estímulos en 1 ms y la amplitud en 15 uA. Establezca el intervalo entre estímulos en 20 ms. Repita el procedimiento para un intervalo de 15 ms. 
El periodo refractario absoluto es el intervalo durante el cual es imposible desencadenar un segundo potencial de acción en una célula excitable, tiene lugar desde la aplicación del estímulo hasta que inicia la hiperpolarización de la membrana, a partir de este punto se presenta el periodo refractario relativo, en el que solo se generarán P.A a estímulos más fuertes que el umbral. 
En el primer y segundo caso, cuando se aplican 2 estímulos en un intervalo de 20 y 15 ms respectivamente, se puede observar 2 potenciales de acción, esto se debe a que la célula ya ha superado el periodo refractario y ha regresado a su estado de reposo, por lo que puede generar nuevamente P.A.
Después de reducir el intervalo a 10 ms se encontró que el estimulo umbral no generó un potencial de acción sino una respuesta conocida como potencial graduado, esto debido a que en ese instante de tiempo la membrana se encontraba en un estado hiperpolarizado por lo que, al estar más alejada del umbral, se requiere de un estimulo más intenso para generar P.A, en este caso 21 µA.2
Ahora realice los siguientes experimentos, para registrar los datos solicitados en la tabla 2. Primero, varíe el intervalo entre estímulos según se indica en la tabla 2. Manteniendo fijas las características del primer estímulo (t=1ms, A=15uA), determine la duración (ms) del segundo estímulo necesaria para obtener dos PA consecutivos, cuando la amplitud del mismo se mantiene fija en 15 uA. Finalmente, repita el procedimiento manteniendo constante la duración del segundo estímulo (1 ms), pero varíe la amplitud hasta evocar dos PA consecutivos. Construya en un doble eje vertical la gráfica intensidad (uA) vs duración (ms).
Analice la gráfica y discuta los resultados con fundamento en la teoría. Con base en sus datos, estime el período refractario absoluto y el período refractario relativo del axón. Explique.
	Intervalo (ms)
	Duración (ms),
Amplitud: 15 uA
	Amplitud (uA),
Duración = 1 ms
	15
	1
	9
	10
	1,4
	21
	9
	1,9
	28
	8
	2,7
	38
	7
	4,1
	54
	6
	5,9
	82
	5
	7,2
	
	4
	8,3
	
	3
	9,4
	
Tabla 2. Período refractario absoluto y relativo en el axón de calamar, cuando se aplica un segundo estímulo con duración e intensidad variable, después de un primer estímulo umbral.
Gráfica 2. Curva Intensidad - duración vs intervalo (ms) entre dos estímulos consecutivos, cuando el primer estímulo es umbral.
3. 4. Sumación de potenciales graduados: 
Trabaje en el modo RUN CONTINUOSLY. Con los valores establecidos por defecto en el simulador se observa que cada estímulo genera un PA. Ahora lleve el estímulo al valor sub-umbral de 7.5uA aplicados durante 1.5 ms y verifique que en estas condiciones no se genera un PA. 
Cómo se denomina este estímulo? Es un estímulo subumbral 
Sin alterar las características del estímulo (duración y amplitud), incremente la frecuencia de estimulación. Qué observa? Cómo se denomina este fenómeno? Explique.
Al incrementar la frecuencia se generan varios potenciales graduados; en una frecuencia determinada (en este caso 60 Hz) se produce P.A debido a una propiedad conocida como sumación de potenciales graduados, esta sumación es temporal, pues se da por la generación de varios estímulos en distintos instantes de tiempo en un mismo punto de la membrana. Esta propiedad se da gracias a que son corrientes electrotónicas que no dependen de canales de voltaje y por ende no presentan periodos refractarios.
A diferencia de la sumación temporal, la sumación espacial se da por la generación de estímulos en un mismo instante de tiempo pero en diferentes lugares de la membrana, dichos estímulos convergen el cono axónico que actúa como sumador.
A diferencia de los potenciales graduados, los PA no presentan sumación. Explique la causa.
Los PA no presentan sumación debido a la presencia de un periodo refractario absoluto durante el cual es imposible desencadenar un segundo potencial de acción 
Gráfica de amplitud vs duración 
Amplitud (uA), condiciones control	0.3	0.5	1	1.5	2	2.5	3	4	5	34.799999999999997	21.2	11.2	7.9	6.4	5.6	5	4.5	4.3	Amplitud (uA), [K	]	o = 6 mM	0.3	0.5	1	1.5	2	2.5	3	4	5	20.8	12.7	6.7	4.7	3.8	3.3	3	2.6	2.5	Amplitud (uA), [Na	]	o = 110 mM	0.30.5	1	1.5	2	2.5	3	4	5	48.2	29.4	15.4	10.8	8.6999999999999993	7.4	6.6	5.7	5.3	
1
PRÁCTICA 4: POTENCIAL DE ACCIÓN