Qué es el impulso nervioso y cómo se propaga

El impulso nervioso es una pequeña descarga de energía eléctrica que se genera en el soma de la neurona, se transmite a lo largo del axón hasta los extremos terminales, donde se encuentran los botones sinápticos.

El impulso nervioso es una señal corta e intensa que se propaga de forma unidireccional (no puede volver atrás). Se trata de una onda de energía eléctrica que recibe el nombre de potencial de acción.

La energía eléctrica es la energía que se generan las fuerzas de atracción o repulsión entre partículas cargadas. En las neuronas las partículas cargadas que generan energía eléctrica son los iones presentes en el citoplasma y el medio extracelular. La membrana celular de la neurona es la encargada de generar el impulso nervioso.

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Las membranas celulares de las neuronas son capaces de generar el impulso nervioso (energía eléctrica) gracias estas propiedades:

• Las membranas celulares son semipermeables, es decir, dejan pasar solo algunas sustancias mientras que son una barrera para la mayoría de compuestos. Esto hace posible que la composición del medio interno de la célula (citoplasma) sea totalmente distinto a la del medio que rodea la célula (medio extracelular).
• Las membranas tienen canales iónicos (proteínas transmembrana) que permiten el paso de iones específicos. Estos pueden estar abiertos o cerrados.

En el caso de las membranas de las neuronas encontramos un tipo especial de canal iónico que se abre o se cierra en función de los cambios de la eléctrica que experimenta la membrana. Son los canales iónicos dependientes de voltaje. Estas características permiten el reparto desigual de los iones positivos y negativos a ambos lados de la membrana. Generando un campo de fuerzas que recibe el nombre de potencial de membrana o voltaje.

Las membranas de las neuronas son capaces de cambiar su potencial de membrana transportando iones a través de canales iónicos. Estos cambios se traducen en liberación de energía.

El potencial de reposo es el potencial de membrana (voltaje) de una neurona en reposo. Este potencial es ligeramente negativo. Esto significa que se acumulan más iones positivos en el exterior de la célula que en su interior.

El valor negativo del potencial de reposo, es debido a la actividad de la bomba de Sodio-Potasio. Este canal iónico bombea 3 cationes de sodio (Na⁺) hacia el exterior de la célula, al mismo tiempo que bombea 2 iones potasio (K⁺) hacia el interior.

Cuando una dendrita (prolongaciones del soma neuronal) recibe un estímulo se producen cambios en el potencial de membrana en la zona que ha recibido el estímulo. Este pequeño cambio de potencial, provoca un cambio repentino y brusco en el potencial de membrana. Es el llamado potencial de acción o impulso eléctrico que consiste en una serie corrientes iónicas a través de la membrana que liberan energía eléctrica (como una pequeña descarga).

El potencial de acción o impulso nervioso tiene varias fases:

Despolarización

Fase inicial del impulso nervioso. El pequeño cambio de potencial (voltaje) producido por el estímulo abre los canales de Na⁺ dependientes de voltaje, que son sensibles a estos cambios.

Se produce la entrada masiva de iones Na⁺ a través de estos canales. Al mismo tiempo la bomba de Na⁺/K⁺ deja de funcionar evitando la salida de estos iones.

Como consecuencia de estos dos procesos, el potencial de membrana se vuelve positivo. Ahora hay más cargas positivas en el interior de la célula que en el medio externo. La polaridad de la membrana se ha invertido con respecto a la célula en reposo y ahora la cara interna es más positiva que la cara exterior.

Hiperolarización

La despolarización de la membrana provoca el cierre de los canales dependientes de voltaje y el Na⁺ deja de entrar de forma masiva en la célula. Sin embargo los canales K⁺ están abiertos. Estos canales permiten la salida de gran cantidad de iones K⁺ al exterior celular. Esta salida masiva de K+ provoca de nuevo la polarización de la membrana. La cara interna de la membrana se vuelve de nuevo negativa con una acumulación de cargas negativas mayor a la que presenta en condiciones de reposo.

Repolarización

En la última fase del potencial de acción, la membrana recupera sus condiciones de reposo activando la bomba de Na+/K+ para restablecer la distribución de cargas propias del estado de reposo. Finaliza así la emisión del impulso eléctrico y quedando de nuevo la membrana en estado de reposo, lista para reaccionar a la llegada de un nuevo estímulo.

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Para terminar, vamos a descubrir cómo se propaga el impulso nervioso y que, así, termines de comprender la lección al máximo.

1. Cómo se transmite el potencial de acción en la neurona

En las neuronas, una vez generado en soma neuronal, el potencial de acción (impulso eléctrico) se desplaza a lo largo del axón hasta alcanzar los terminales (botones sinápticos) donde provocara la liberación de neurotransmisores al espacio sináptico.

El potencial de acción generado en el punto de la membrana que recibe el estímulo, provoca cambios similares en el fragmento de membrana contigua antes de desaparecer.

De esta forma se produce una reacción en cadena que recorre todo el axón hasta sus terminaciones más alejadas.

La transmisión del potencial de acción se produce por la ley del todo o nada. Por lo tanto el potencial de acción se mantiene constante a lo largo de todo el recorrido por el axón.

La velocidad de transmisión

La vaina de mielina es una cubierta lipídica que recubre el axón en la mayoría de las neuronas de los mamíferos. Este recubrimiento envuelve las fibras nerviosas proporcionándoles aislamiento eléctrico. Esta vaina de mielina está constituida por las células de Schwann o por oligodendrocitos que envuelven al axón de la neurona. La cubierta de mielina no es continua, sino que, se halla interrumpida por breves espacios no mielinizados llamados nódulos de Ranvier.

Los nódulos de Ranvier son los únicos fragmentos de membrana en contacto con el líquido extracelular las neuronas mielínicas; concentran los canales de Sodio y Potasio a través de los cuales se produce el intercambio de iones que caracteriza el potencial de acción.

En función de si las neuronas están mielinizadas o no la velocidad de transmisión es distinta:

• En las neuronas no mielínicas (sin vaina de mielina) la transmisión del impulso eléctirco se realiza a lo largo de toda la longitud del axón, siendo un proceso relativamente lento.
• En las neuronas mielínicas la transmisión del estímulo se produce de modo saltatorio, es decir a saltos entre un nódulo de Ranvier y el siguiente, aumentando de forma considerable la velocidad en que se transmite el impulso eléctrico. Además de aumentar la velocidad de transmisión, la transmisión saltatoria tiene la ventaja de que resulta más económica a nivel energético.

2. Cómo se transmite el potencial de acción entres neuronas

Las neuronas se comunican entre sí mediante uniones intercelulares especializadas denominadas sinapsis.

En la sinapsis, el impulso eléctrico (potencial de acción) que recorre una neurona debe transformarse transitoriamente en una señal química para poder salvar el pequeño espacio de la hendidura sináptica que separa las dos neuronas.

Cuando el impulso eléctrico, que viaja a lo largo de la neurona emisora, alcanza uno de los botones sinápticos del extremo del axón; se produce la liberación en el espacio sináptico de mensajeros químicos almacenados en las vesículas del botón sináptico.

Estas moléculas alcanzan, a través del espacio sináptico, su destino y se unen a los receptores de las dendritas de la neurona receptora.

Esta unión desencadena en la neurona receptora una nueva señal eléctrica, propagándose así el impulso nervioso. Esta transmisión de información se conoce como transmisión sináptica.

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