Aspectos generales de las neuronas (ELECTRICIDAD)

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Aspectos generales de las neuronas (electricidad)
 Las células nerviosas producen señales eléctricas que transmiten información. Si bien las neuronas no son por sí solas buenas conductoras de la electricidad, desarrollaron mecanismos elaborados para generar señales basadas en el flujo de iones a través de sus membranas plasmáticas. 
En general, las neuronas originan un potencial negativo, denominado potencial de membrana de reposo, que puede medirse registrando el voltaje entre el interior y el exterior de las células nerviosas. 
El potencial de acción produce una abolición transitoria del potencial de reposo negativo y toma el potencial transmembrana positivo. Los potenciales de acción se propagan a lo largo de los axones y constituyen la señal fundamental que transmite información de un lugar a otro en el sistema nervioso. 
Se producen otros tipos de señales eléctricas por la activación de contactos sinápticos entre las neuronas o por las acciones de formas externas de energía sobre las neuronas sensitivas. Todas estas señales eléctricas surgen por el flujo de iones producidos por las membranas de las células nerviosas que son selectivamente permeables a diferentes iones y por la distribución no uniforme de estos iones a través de la membrana
Potenciales eléctricos a través de la membrana de las células nerviosas
 Las neuronas emplean diferentes tipos de señal eléctrica para codificar y transferir información. La mejor forma de observar estas señales es utilizar un microelectrodo intracelular para medir el potencial eléctrico a través de la membrana plasmática neuronal. 
¿Qué es un microelectrodo? Un microelectrodo típico es un trozo de tubo de vidrio muy fino (con un orificio de un diámetro inferior a 1 µm) y lleno con un buen conductor eléctrico, como una solución concentrada de sal. Este centro conductor puede conectarse entonces a un voltímetro, como un osciloscopio, para registrar el voltaje transmembrana de la célula nerviosa. 
El primer tipo de fenómeno eléctrico puede observarse tan pronto como se inserta un microelectrodo a través de la membrana de la neurona. Al ingresar en la célula, el microelectrodo informa un potencial negativo, que indica que las neuronas tienen un medio para generar un voltaje constante, a través de sus membranas cuando están en reposo. Este voltaje, llamado potencial de membrana de reposo, depende del tipo de neurona que se examine, pero siempre es una fracción de un voltio (en los casos típicos, -40 a -90 mV). 
Las señales eléctricas producidas por las neuronas se originan a partir de las respuestas a los estímulos, que entonces cambian el potencial de membrana de reposo. Los potenciales del receptor se deben a la activación de neuronas sensitivas por estímulos externos, como luz, sonido o calor.
Otro tipo de señal eléctrica se asocia con la comunicación entre las neuronas en los contactos sinápticos. La activación de estas sinapsis genera potenciales sinápticos, que permiten transmitir la información de una neurona a otra.
El uso de señales eléctricas -como al enviar electricidad sobre alambres para proporcionar potencia o información- presenta una serie de problemas en la ingeniería eléctrica. Un problema fundamental para las neuronas es que sus Señales eléctricos de los células nerviosos 35 axones, que pueden ser muy largos (recuerde que una neurona motora espinal puede extenderse por un metro o más), no son buenos conductores eléctricos
Las señales eléctricas producidas por este sistema de refuerzo se llaman potenciales de acción (también se denominan "espigas" o "impulsos")
Un modo de obtener un potencial de acción es pasar una corriente eléctrica a través de la membrana de la neurona. En circunstancias normales esta corriente sería generada por potenciales de receptor o potenciales postsinápticos. Sin embargo, en el laboratorio es fácil producir una corriente eléctrica apropiada al insertar un segundo microelectrodo en la misma neurona y conectar luego el electrodo a una batería. 
Respuesta eléctrica Pasiva
Si la corriente así aplicada hace más negativo el potencial de membrana (hiperpolarización), no se observa nada espectacular. Estas respuestas de hiperpolarización no necesitan una propiedad singular de las neuronas y, por lo tanto, se denominan respuestas eléctricas pasivas. 
Respuesta eléctrica activa 
Se observa un fenómeno mucho más interesante si se aplica la corriente de polaridad opuesta, de modo que el potencial de membrana de la célula nerviosa se torna más positivo que el de reposo (despolarización). En este caso, en cierto nivel del potencial de membrana, llamado potencial umbral, se desarrolla un potencial de acción. 
El potencial de acción, que es una respuesta activa generada por la neurona, es un cambio breve (de alrededor de 1 ms) de negativo a positivo en el potencial transmembrana. Es importante destacar que la amplitud del potencial de acción es independiente de la magnitud de la corriente utilizada para evocarlo; o sea, las corrientes más grandes no producen potenciales de acción mayores. 
NOTA: Se afirma que los potenciales de acción de una neurona dada son todo o nada, pues se desarrollan por completo o no lo hacen.
De qué modo los movimientos iónicos producen señales eléctricas. Los potenciales eléctricos se generan a través de las membranas de las neuronas -y en realidad de todas las células- porque 
1) hay diferencias en las concentraciones de iones específicos a través de las membranas de las células nerviosas 
2) las membranas son selectivamente permeables a algunos de estos iones. Estos dos hechos dependen, a su vez, de dos tipos diferentes de proteínas en la membrana celular.
 Los gradientes de concentración de los iones son establecidos por proteínas conocidas como transportadores activos, que, como su nombre lo sugiere, mueven de manera activa los iones hacia el interior o el exterior de las células en contra de sus gradientes de concentración. La permeabilidad selectiva de las membranas se debe en gran parte a los canales iónicos, proteínas que permiten que sólo ciertos tipos de iones atraviesen la membrana en la dirección de sus gradientes de concentración. 
IMPORTANTE: Por lo tanto, los canales y los transportadores funcionan básicamente en contra unos de otros, y al hacerlo generan el potencial de membrana de reposo, los potenciales de acción y los potenciales sinápticos y de receptor que desencadenan potenciales de acción
En este equilibrio electroquímico, hay un balance exacto entre dos fuerzas opuestas:
 1) El gradiente de concentración que provoca el movimiento de K desde el compartimiento 1 hasta el 2, tomando consigo la carga positiva.
2) un gradiente eléctrico opuesto que tiende a detener cada vez más el movimiento de K+ a través de la membrana.
Resumen
Las células nerviosas generan señales eléctricas para transmitir información a lo largo de distancias considerables y enviarla a otras células por medio de las conexiones sinápticas. Estas señales finalmente dependen de los cambios en el potencial eléctrico de reposo a través de la membrana neuronal. Se produce un potencial de reposo porque las membranas de las células nerviosas son permeables a una o más especies de iones sometidos a un gradiente electroquímico. Más específicamente, un potencial de membrana negativo en reposo es resultado de un flujo neto de K + a través de las membranas neuronales que son en mayor medida permeables al K+. Por el contrario, un potencial de acción se desarrolla cuando un aumento transitorio en la permeabilidad al Na+ permite un flujo neto de Na+ en la dirección opuesta a través de la membrana que es ahora predominantemente permeable al Na+. La elevación breve en la permeabilidad de la membrana al Na+ es seguida por una elevación transitoria secundaria en la permeabilidad de la membrana al K +, que repolariza la membrana neuronal y produce una repolarización exagerada breve del potencial de acción. Como resultado de estos procesos, la membrana se despolariza al estilo de todo o nada durante un potencial de acción. Cuando estoscambios activos de la permeabilidad ceden, el potencial de membrana retoma a su nivel de reposo debido a la permeabilidad elevada de la membrana en reposo al K+.