tema 2

Vista previa del material en texto

Generación y Transmisión de 
señales en las Neuronas
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 2
Los detalle de la transmisión sináptica (comunicación 
entre neuronas) se explicará en el siguiente capítulo.
En éste trataremos de los cambios intraneuronal: la 
forma en que el mensaje es transmitido desde el 
cuerpo celular a lo largo del axón hasta los botones 
terminales, para que estos liberen los 
neurotransmisores
Potencial de reposo o potencial de membrana
Si colocásemos dos electrodos, uno 
en el interior y otro en el exterior del 
axón, podríamos observar que existe 
una diferencia de carga de 70 mV, 
siendo el interior del axón negativo 
con respecto al exterior.
A esta diferencia de carga eléctrica se 
denomina potencial de membrana o 
potencial de reposo 
+
-70 mV
+ +
+ + +
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 4
El potencial de membrana es el resultado del 
equilibrio entre dos fuerzas: 
la fuerza de difusión y 
la presión electrostática
La fuerza de difusión:
Hace que los iones se muevan de un lugar de mayor 
concentración a otro de menor concentración. Si la membrana 
fuese totalmente permeable a un ión, el interior y el exterior 
llegarían a igualar concentraciones.
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 6
Interior Exterior
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 7
Interior Exterior
Si abriésemos los canales del potasio….
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 8
Interior Exterior
Si abriésemos los canales del sodio….
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 9
El ion potasio:
las fuerzas de difusión tienden a empujarlo hacia fuera 
de la célula
Sin embargo el exterior de la célula está cargado 
positivamente con respecto a interior, por lo que la 
presión electrostática tiende a empujar al catión hacia 
el interior. De esta forma las dos fuerzas se equilibran
difusiónPresión electrostática
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 10
El ion Cloro:
Se halla concentrado en el exterior del axón; 
esto hace que las fuerzas de difusión tiendan a 
empujarlo hacia el interior de la célula. 
Y la presión electrostática lo empuja hacia el 
exterior. De esta formas las dos fuerzas 
vuelven a equilibrarse.
difusión Presión electrostática
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 11
El ion Sodio:
Se halla concentrado en el exterior del axón; 
esto hace que las fuerzas de difusión tiendan a 
empujarlo hacia el interior de la célula. 
Pero, al contrario que el ion cloro, está 
cargado positivamente, por lo que la presión 
electrostática no impide al sodio entrar en la 
célula; al contario, lo atrae
Difusión y Presión electrostática
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 12
¿Cómo es posible entonces que el sodio 
permanezca en mayor concentración en el liquido 
extracelular? 
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 13
El sodio permanece en mayor concentración fuera 
que dentro debido a la BOMBA DEL SODIO-
POTASIO
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 14
Esta bomba del sodio y potasio lo que hace es 
bombear 3 iones de Na+ hacia el exterior de la 
célula al mismo tiempo que bombea 2 iones K+
hacia el interior. Esta bomba consume energía 
que le es suministrada por las mitocondrias en 
forma de ATP
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 15
EXTERIOR
INTERIOR
Potenciales postsinápticos: PEPs y PIPs
Cuando una neurona dispara libera los neurotransmisores a través de 
sus botones en la terminaciones nerviosas. Estos neurotransmisores 
difunden a través de la hendidura sináptica e interactúan con moléculas 
receptoras especializadas (receptores) de la siguiente neurona
Cuando se produce la unión Neurotransmisor-Receptor se pueden 
producir dos tipos de señales:
Despolarización de la membrana receptora o PEP, potencial 
postsináptico excitatorio
Hiperpolarización de la membrana receptora o PIP: potencial 
postsináptico inhibitorio
Tanto los PEPs como los PIPs son respuestas graduadas
Los potenciales postsinápticos viajan pasivamente hasta el cono 
axónico, donde se produce la integración de la señal.
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 17
Potencial de acción
-70 mV
-60 mV
+40 mV
0 mV
Despolarización
Hiperpolarización
U
m
br
al
 d
e 
ex
ci
ta
ci
ón
Potencial de acción
+ + +
+ + +
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 19
Potencial del acción: es una inversión muy 
rápida del potencial de membrana, y 
constituye el mensaje transportado por el axón 
desde el cuerpo celular hasta los botones 
terminales.
El valor del voltaje a partir del cual se 
desencadena un potencial de acción se 
denomina umbral de excitación
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 20
Un potencial de acción es una caída breve de la 
resistencia de la membrana al Na+, ello provoca que 
estos iones entren en la célula 
Le sigue inmediatamente una caída transitoria de la 
resistencia de la membrana al K+ (lo cual permite a 
estos otros iones salir rápidamente fuera de la célula).
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 21
La membrana consiste en una doble capa 
lipídica en la que flotan muchos tipos 
diferencies de moléculas proteicas.
Uno de esto tipos de moléculas 
proporciona una vía para que los iones 
puedan entrar o salir de las células 
Estas moléculas forman canales iónicos, 
los cuales tienen conductos (poros) que 
pueden abrirse o cerrarse. 
Cuando un canal iónico está abierto un 
determinado tipo de iones puede pasar a 
través del poro y así entrar o salir de la 
célula.
Cambios iónicos durante el potencial del acción
+40 mV
0 mV
1. Se abren los 
canales de Na+; el 
Na+ entra en la 
célulaUmbral de excitación
Potencial de reposo
(-70)
2. Se abren los 
canales de K+
3. Se cierran los 
canales de Na+ 4. El K+ sale de la 
célula haciendo que 
el potencial de 
membrana vuelva al 
nivel de reposo
5. Se cierran los 
canales de K+
El exceso de potasio en el exterior 
difunde hacia otros lugares
1
2
3
4
5
En cuanto se alcanza el umbral de excitación, los canales de Na+ de la 
membrana se abren y el sodio se precipita hacia el interior, impulsado por las 
fuerzas de difusión y presión electrostática. 
La apertura de estos canales se desencadena debido a la despolarización de 
la membrana; se abren en el umbral de excitación. 
Dado que estos canales se abren por cambios en el potencial de membrana, 
reciben el nombre de canales iónicos controlados por voltaje. La entrada de 
iones de Na+ produce un cambio en el potencial de membrana desde -70 a +40 
mV
1
1
2
3
4
5
La membrana del axón contiene canales de K+ controlados por voltaje, 
pero estos canales son menos sensibles que los de sodio. Es decir, 
necesitan un mayor nivel de despolarización……………………………..
De esta forma, los canales de K+ se abren después que los de sodio.
El potasio comienza a salir debido a presiones electrostáticas (el 
potencial de membrana cada vez es menos negativo) y también al de 
difusión (la concentración de potasio es muco más elevada en el 
interior que en el exterior
2
1
2
3
4
5
Aproximadamente en el momento en que el potencial de 
acción alcanza su pico (mas o menos en 1mseg) los 
canales de sodio se cierran ( de hecho no pueden volver a 
abrirse hasta que la membrana recupere nuevamente el 
potencial de reposo). En este momento por lo tanto no 
puede entrar más sodio en la célula.
3
1
2
3
4
5
En este punto, los canales de K+ que hay en la membrana están 
abiertos, dejando que los iones de K+ se muevan libremente a través 
de la membrana.
El interior del axón está ahora cargado positivamente, por lo que el K+
es empujado hacia el exterior de la célula por difusión y por presión 
electrostática.
Esta salida de cationes hace que el potencial de membrana vaya 
recuperando su valor normal. Al ocurriresto, los canales de K+ se 
empiezan a cerrar de nuevo.
4
1
2
3
4
5
A medida que el potencial de membrana vuelve a su estado normal, los 
canales de K+ potasio se cierran, y no sale más potasio.
En realidad el potencial de membrana sobrepasa su valor de reposo (se 
hace más negativo) y sólo gradualmente lo vuelve a recuperar.
Es la acumulación de iones de K+ fuera de la membrana la que hace 
que la membrana esté temporalmente hiperpolarizada.
5
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 28
Estos iones excesivos enseguida difunden hacia otros lugares y 
el potencial de membrana vuelve a su valor normal. 
Finalmente la bomba de sodio-potasio expulsa el sodio que había 
entrado y recuperan el potasio que había salido
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 29
CONDUCCIÓN DEL POTENCIALCONDUCCIÓN DEL POTENCIAL
DE ACCIONDE ACCION
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 30
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 31
Si conectásemos electrodos a lo largo de todo 
el axón veríamos que se propaga por todo el 
axón. 
A medida que viaja, su tamaño permanece 
constante. Esto es lo que se denomina Ley 
del todo o nada. Esta ley postula que un 
potencial de acción se da o no se da; una vez 
se desencadene, se transmite a lo largo del 
axón hasta su extremo. Además siempre 
conserva el mismo tamaño, sin crecer o 
disminuir. 
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 32
Todos los axones de los sistemas nerviosos de los 
mamíferos son mielínicos; es decir los axones 
están recubiertos por una vaina de mielina 
producida por los oligodendrocitos o por las células 
de Schwann.
A la separación que existe entre los segmentos de 
mielina se denomina nódulos de Ranvier
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 33
Cada una de las porciones 
descubiertas del axón se denomina 
nódulo de Ranvier
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 34
La conducción a lo largo del axón se dice que es 
saltatoria, ya que salta de un nódulo a otro nódulo
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 36
El único lugar por donde un axón está en 
contacto con el líquido extracelular es en los 
nódulos de Ranvier. Sólo ahí puede haber 
intercambio iónico. 
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 37
La conducción saltatoria tiene dos ventajas:
1.ECONÓMICO: las bombas se sodio-potasio que eliminan el 
exceso de Na+ que entra en el axón durante el potencial de 
acción, gastan mucha energía.
Estas bombas, en un axón amielínico deben estar dispersas 
por todas partes, sin embargo, en un axón mielínico el Na+ 
sólo puede entrar por los nódulos de Ranvier, por lo que la 
cantidad de Na+ que entra es mucho menor.
Un axón mielínico gasta menos energía en mantener su 
equilibrio de Na+
2.VELOCIDAD: La conducción en un axón mielínico es mucho 
más rápido que en un axón amielínico
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 38
Comunicación neuronal: una visión general
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 39
La fuerza de una contracción muscular puede 
variar en un rango que va desde muy débil a 
muy fuerte
Del mismo modo la fuerza de un estímulo 
puede también variar desde casi inapreciable 
a muy intensa
Sin embargo el potencial de acción es similar a 
un pulso, no varía. Sigue la ley del todo o nada
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 40
Entonces, si el potencial es un pulso, o sí o no, 
como puede originar diversas respuestas???
Porque un único potencial de acción no es el 
elemento básico de la información
Una respuesta está representada por una 
frecuencia o tasa de descarga: 
Por lo tanto la ley del todo o nada se 
complementa con la Ley de la tasa
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 41
Tasa de descarga : 1 Pa
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 42
Tasa elevada de descargas 
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 43
Tasa de descarga
Generación y Transmisión de señales en las Neuronas
Pág. 44
La Tasa o frecuencia con la que una neurona 
produce potenciales de acción, depende de los 
efectos excitatorios e inhibitorios producidos 
en las sinapsis (PEPs y PIPs). Denominado 
también INTEGRACIÓN NERONAL