Esto va a tener un poco de ciencia, ¡así que espera! Será una descripción básica y no entraré en demasiados detalles (a pesar de lo que pueda parecer).
Primero lo básico: ¿qué es una neurona? Cada tipo de neurona tiene cuatro partes funcionales:
- Un componente de entrada: aquí es donde entran las señales, la duración y la intensidad de la respuesta es igual a la duración y la duración de la señal entrante.
- Un componente de activación / suma: aquí se recopilan todas las señales y se crean potenciales de acción.
- Los potenciales de acción solo se inician cuando se alcanza un cierto umbral, después de eso, cualquier cambio en la intensidad de la señal entrante conduce a una mayor frecuencia del potencial de acción. Entonces, una señal entrante más fuerte significa un ritmo de salida más rápido.
- La duración de la señal entrante determina la cantidad de potenciales de acción.
- La fuerza y la duración de la señal entrante crean una especie de código. Al principio, es posible que tenga una fuerte señal entrante que se desvanece, la señal saliente se compone de muchos potenciales de acción en una sucesión rápida que se reduce a unos pocos separados.
- Un componente de comunicación a larga distancia: los potenciales de acción son todo o nada y cada uno se enviará por todo el axón con la misma fuerza (no existe un potencial de acción pequeño o grande). La información se codifica en la frecuencia y el número total de potenciales de acción.
- Un componente de salida: al final de la neurona, el potencial de acción se traduce de una señal eléctrica a una química. El potencial de acción determina la cantidad de neurotransmisor que se libera.
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Los potenciales de acción
Cuando no pasa nada, la neurona está en reposo. En el interior de la célula tenemos proteínas con carga negativa mezcladas con iones de potasio con carga positiva. En el exterior de la célula tenemos un montón de iones de sodio cargados positivamente (Na +). Entonces, en general, la célula tiene una carga negativa, está polarizada.
Bomba de sodio y potasio
Esto no solo sucede por sí solo, ya que los iones se moverían contra el gradiente eléctrico, deben moverse activamente. Esto es lo que hace la bomba de sodio-potasio. Por cada 2 iones de sodio que sale de la célula, mueve 3 iones de potasio de regreso a la célula. Esto necesita energía, y eso es proporcionado por ATP. Cuando el ATP golpea la bomba, deja un grupo de fósforo, este es un enlace de alta energía. Ocurre algo llamado fosforilación, que básicamente cambia la forma de la bomba cerrando un lado y abriendo el otro. Esto es como una puerta en un edificio. Se abren por un lado, entras y la puerta se cierra detrás de ti. Una vez que se cierra un lado, se abre el otro lado y puede ingresar al edificio. Hay varias puertas para que la gente pueda entrar y salir. Cuando se abre la bomba en el interior de la celda, tiene una alta afinidad por el sodio y una baja afinidad por el potasio. Cuando está abierto por fuera, esto se da vuelta, el sodio se expulsa y el potasio se “atrae” a la bomba alterada.
Sin embargo, la bomba no es el único jugador en la ciudad. Hay canales a lo largo de la membrana que permiten el paso de iones específicos. Estas no son simples aperturas antiguas, están cerradas como un vecindario elegante. Estas puertas se abren bajo varias circunstancias,
- Algunos tienen voltaje cerrado. Según el voltaje, se abren o cierran. Los canales de sodio, por ejemplo, se abren cuando la membrana está alrededor de -55mV
- Los canales activados por ligandos no se preocupan por la carga, solo se abren cuando una llave específica los abre, esta llave es un neurotransmisor.
- Los canales mecánicos son más básicos, se abren cuando la membrana se estira, como una puerta corredera.
La membrana permite que los iones de potasio (K +) se muevan porque algunos de los canales mecánicos que permiten el potasio están abiertos (por lo que no todos los canales, solo unos pocos). Por lo tanto, el potasio cargado positivamente puede pasar libremente dentro y fuera de la célula. Todos los canales que permiten el sodio (Na +) están cerrados, por lo que el sodio no puede entrar y salir de la célula. Debido a que hay mucho potasio en la célula y poco fuera de la célula, se mueve debido a la difusión. (Estas son solo estadísticas simples. Hay una gran cantidad de potasio en la célula, por lo que las probabilidades de que el potasio dentro de la célula se extraiga es mayor que al revés).
En el exterior, el sodio empuja el potasio de regreso a la célula debido a la fuerza electrostática (dos positivos se repelen entre sí). Esto mantiene el cambio de la celda a -65mV (ish). Por lo tanto, hay un buen equilibrio que mantiene la celda a una temperatura cómoda de -65 mV (ish).
Potencial de acción
¿Recuerdas ese canal controlado por voltaje? Ese es el que arruinará todo. Las neuronas se estimulan todo el tiempo, esto provoca pequeñas protuberancias en la carga. Se vuelven un poco más positivos, pero no pasa nada. ¡Pero entonces sucede lo impensable! Un aluvión masivo de estimulación, ya sea por reposición (misma señal una y otra vez), o por múltiples fuentes (muchos mensajes de diferentes neuronas). Estos se combinan y hacen que la neurona sea más positiva, y una vez que el bebé alcanza el umbral crucial de -55mV, se desata el infierno.
- Los canales de sodio activados por voltaje se abren, permitiendo que el sodio positivo ingrese a la célula. Hay bastantes de estos canales, por lo que hay una afluencia muy rápida.
- Esto despolariza la célula, se vuelve positiva muy rápido a aproximadamente + 40mV, que es el umbral para que los canales se cierren nuevamente.
- El voltaje viaja a lo largo del axón, abriendo canales de sodio vecinos, propagando la carga positiva.
- Mientras tanto, los canales de sodio están cerrados, pero los canales de potasio se abren cuando la célula es positiva, permitiendo que el potasio salga de la célula. Cuando la célula vuelve a ser negativa, el canal de potasio se cierra, pero sobrepasa un poco su objetivo, haciéndolo más negativo de lo que debería ser (hiperpolarización a aproximadamente -75mV).
- Debido a que es demasiado negativo, es más difícil iniciar otro potencial de acción inmediatamente después, evitando que el potencial de acción viaje hacia atrás.
Así que ahora tenemos una gran cantidad de sodio dentro de la célula y potasio fuera de la célula. La bomba funciona, restableciendo la celda a su estado inicial con potasio adentro y sodio afuera.
