Potencial de acción
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El potencial de acción es un cambio rápido y transitorio en el potencial eléctrico a través de la membrana de una célula excitable, como una neurona o una célula muscular. Este fenómeno es fundamental para la transmisión de señales nerviosas y la contracción muscular.[2]
Sumario
Fisiología
El potencial de acción se genera cuando un estímulo suficiente despolariza la membrana celular, alcanzando un umbral específico. Esto provoca la apertura de canales de sodio (Na+), permitiendo la entrada masiva de Na+ al interior celular y cambiando el potencial de membrana de negativo a positivo.[3]
Etapas del potencial de acción
- Reposo: La célula se encuentra en un estado polarizado con un potencial de reposo negativo (aprox. -70 mV).[4]
- Despolarización: Los estímulos provocan la apertura de canales de Na+, permitiendo que Na+ ingrese a la célula y haciendo el potencial más positivo.[5]
- Repolarización: Los canales de Na+ se cierran y se abren los canales de potasio (K+), permitiendo la salida de K+ y restaurando el potencial negativo.[6]
- Hiperpolarización: La salida continua de K+ puede hacer que el potencial sea temporalmente más negativo que el de reposo.[2]
- Recuperación: Los mecanismos de bombeo iónico restablecen el equilibrio iónico original.[3]
Neurofisiología del potencial de acción
En el sistema nervioso, el potencial de acción es crucial para la comunicación entre neuronas y la transmisión de información a lo largo de las fibras nerviosas.
Generación y propagación
En las neuronas, el potencial de acción se genera en el segmento inicial del axón, conocido como el cono axónico. Desde allí, se propaga a lo largo del axón hasta las terminaciones sinápticas, donde desencadena la liberación de neurotransmisores que permiten la comunicación con otras neuronas o células efectoras.[2]
Conducción saltatoria
En las neuronas mielinizadas, la conducción del potencial de acción es más rápida gracias a la conducción saltatoria. Los potenciales de acción "saltan" entre los nodos de Ranvier, que son intervalos en la vaina de mielina, lo que aumenta significativamente la velocidad de transmisión.[4]
Importancia en la sinapsis
Es esencial para la función sináptica. Cuando un potencial de acción llega a la terminación axónica, provoca la apertura de canales de calcio (Ca2+), lo que desencadena la fusión de vesículas sinápticas con la membrana y la liberación de neurotransmisores en la sinapsis.[6]
Endocrinología del potencial de acción
Las hormonas y otros mediadores endocrinos pueden influir en la excitabilidad celular y la generación de potenciales de acción.
Influencia hormonal
- Adrenalina y noradrenalina: Estas hormonas, liberadas en situaciones de estrés, pueden aumentar la frecuencia y la velocidad de los potenciales de acción en células excitables como las neuronas y las células del músculo cardíaco, mejorando la respuesta del organismo al estrés.[7]
- Hormonas tiroideas: Las hormonas tiroideas, como la tiroxina (T4) y la triyodotironina (T3), incrementan la tasa metabólica y pueden aumentar la excitabilidad neuronal, modificando la propagación de los potenciales de acción.[8]
Mecanismos de acción
- Modulación de canales iónicos: Las hormonas pueden alterar la expresión y función de los canales iónicos en las membranas celulares, afectando la despolarización y repolarización durante los potenciales de acción.[3]
- Interacción con receptores de membrana: Algunas hormonas actúan sobre receptores específicos en la membrana celular, desencadenando cascadas de señalización que pueden modificar la excitabilidad de la célula y la generación de potenciales de acción.[7]
Importancia
Permite la comunicación rápida y eficiente entre células nerviosas y la activación de células musculares. Este mecanismo es esencial para funciones vitales como el movimiento, la percepción sensorial y la coordinación interna del organismo.[4]
Aplicaciones clínicas
Las alteraciones en el potencial de acción pueden estar relacionadas con diversas patologías como la epilepsia, arritmias cardíacas y enfermedades neuromusculares. La comprensión de este fenómeno es fundamental para el desarrollo de tratamientos farmacológicos y terapéuticos.[6]
Aplicaciones en otras ciencias
- Biofísica: Ayuda a entender los mecanismos de la excitabilidad celular y el comportamiento de los canales iónicos en diversas células.[3]
- Biología molecular: Estudio de los genes que codifican para los canales iónicos y las proteínas asociadas.[5]
- Ingeniería biomédica: Diseño de dispositivos médicos como marcapasos y neuroprótesis.[6]
- Farmacología: Desarrollo de medicamentos que modulan la actividad eléctrica de las células.[4]
- Psicología: Estudio de la neurobiología del comportamiento y la relación entre la actividad neuronal y los procesos mentales.[2]
- Fisiología del deporte: Entendimiento de la contracción muscular y la fatiga para mejorar el rendimiento deportivo.[6]
Referencias
- ↑ Potencial de acción: Definición, explicación, fases | Kenhub. (n.d.). Kenhub. Retrieved December 22, 2024 from [1]
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 Purves, D., Augustine, G. J., Fitzpatrick, D., Hall, W. C., LaMantia, A.-S., & White, L. E. (2018). Neuroscience (6a ed.). Oxford University Press. ISBN: 978-1605353807. Recuperado el 21 de diciembre de 2024, de [2]
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Hille, B. (2001). Ion Channels of Excitable Membranes (3a ed.). Sinauer Associates. ISBN: 978-0878933211. Recuperado el 21 de diciembre de 2024, de [3]
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Kandel, E. R., Schwartz, J. H., & Jessell, T. M. (2013). Principles of Neural Science (5a ed.). McGraw-Hill. ISBN: 978-0071390118. Recuperado el 21 de diciembre de 2024, de [4]
- ↑ 5,0 5,1 Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., & Krieger, M. (2016). Molecular Cell Biology (8a ed.). W.H. Freeman. ISBN: 978-1464187445. Recuperado el 21 de diciembre de 2024, de [5]
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 Bear, M. F., Connors, B. W., & Paradiso, M. A. (2016). Neuroscience: Exploring the Brain (4a ed.). Wolters Kluwer. ISBN: 978-0781778176. Recuperado el 21 de diciembre de 2024, de [6]
- ↑ 7,0 7,1 Guyton, A. C., & Hall, J. E. (2016). Textbook of Medical Physiology (13a ed.). Elsevier. ISBN: 978-1455770052. Recuperado el 21 de diciembre de 2024, de [7]
- ↑ Melmed, S., Polonsky, K. S., Larsen, P. R., & Kronenberg, H. M. (2015). Williams Textbook of Endocrinology (13a ed.). Elsevier. ISBN: 978-1455751235. Recuperado el 21 de diciembre de 2024, de [8]
