FUNDAMENTOS DE NEUROFISIOLOGÍA
1. Canales Iónicos
Los canales iónicos son proteínas transmembrana que permiten el paso selectivo de iones (Na+, K+, Ca2+, Cl–) a través de la membrana plasmática, regulando la excitabilidad neuronal y la comunicación celular.
Tipos de canales iónicos:
Canales dependientes de voltaje:
Se abren o cierran en respuesta a cambios en el potencial de membrana.
Ejemplo: canales de Na+ y K+ en la propagación del potencial de acción.
Canales dependientes de ligando:
Se activan cuando un neurotransmisor o molécula específica se une a ellos.
Ejemplo: el receptor nicotínico de acetilcolina en la sinapsis neuromuscular.
Canales mecano-sensibles:
Responden a estímulos físicos como estiramiento o presión.
Ejemplo: canales en neuronas sensoriales de la piel.
Canales de fuga:
Siempre están abiertos y permiten el paso pasivo de iones.
Importantes para mantener el potencial de reposo.
Formas de regulación:
Fosforilación: Algunas proteínas quinasas pueden modificar la actividad de los canales.
Regulación por segundo mensajero: Como el AMPc o el Ca2+ intracelular.
Interacción con proteínas accesorias: Que modulan su actividad o localización.
2. Membrana Celular como Elemento Electrofisiológico
La membrana plasmática actúa como una barrera semipermeable que separa el interior de la célula del medio extracelular. Su estructura permite el mantenimiento de gradientes iónicos esenciales para la transmisión de señales eléctricas en las neuronas.
Características clave:
Permeabilidad selectiva: Controlada por canales, bombas y transportadores iónicos.
Capacidad de generar potenciales eléctricos: Debido a la distribución asimétrica de iones.
Presencia de bombas iónicas: Como la bomba Na+/K+ ATPasa, que mantiene el potencial de reposo.
3. Potencial de Reposo
El potencial de reposo es el estado estable de una neurona cuando no está transmitiendo señales.
Mecanismos que lo generan:
Gradiente iónico: Mayor concentración de Na+ afuera y de K+ dentro de la célula.
Bomba Na+/K+ ATPasa: Expulsa 3 Na+ y entran 2 K+, manteniendo el interior negativo.
Canales de fuga de K+: Permiten la salida de K+, contribuyendo a la carga negativa intracelular.
Potencial de equilibrio de K+: Determinado por la ecuación de Nernst.
Valor típico: -70 mV en neuronas.
4. Potencial de Acción
Es un cambio rápido y transitorio del potencial de membrana que permite la transmisión de señales a lo largo de una neurona.
Fases del potencial de acción:
Despolarización: Se abren los canales de Na+ dependientes de voltaje y entra Na+ → el interior de la célula se vuelve positivo.
Repolarización: Se cierran los canales de Na+ y se abren los de K+ → sale K+ y la célula recupera su carga negativa.
Hiperpolarización: La salida excesiva de K+ hace que el potencial sea más negativo que el de reposo.
Periodo refractario: La neurona no puede disparar otro potencial inmediatamente.
Propiedades:
Es un fenómeno «todo o nada».
Su propagación es unidireccional en condiciones normales.
TRANSMISIÓN NEURONAL Y FUNCIONAMIENTO DEL SNC
5. Conducción Axonal
El potencial de acción viaja a lo largo del axón, transmitiendo señales neuronales.
Factores que afectan la velocidad de conducción:
Diámetro del axón: Axones más gruesos tienen menor resistencia y conducen más rápido.
Mielinización: La mielina actúa como un aislante y permite la conducción saltatoria.
Temperatura: A temperaturas más altas, las reacciones bioquímicas ocurren más rápido.
6. Mielina y Conducción Saltatoria
La mielina es una sustancia rica en lípidos que recubre los axones de muchas neuronas, formando una vaina aislante.
Funciones de la mielina:
Aumenta la velocidad de conducción del impulso nervioso.
Reduce el consumo energético al minimizar la actividad de la bomba Na+/K+.
Protege el axón y mejora la eficiencia en la transmisión neuronal.
Conducción saltatoria:
En axones mielinizados, los potenciales de acción saltan de un nódulo de Ranvier a otro, en lugar de propagarse de manera continua.
Esto permite una transmisión más rápida y eficiente.
7. Tipos de Sinapsis y sus Características
Las sinapsis son los puntos de comunicación entre neuronas.
Tipos de sinapsis:
Sinapsis eléctrica:
Comunicación rápida mediante canales iónicos directos (uniones gap).
Menos frecuente en el sistema nervioso humano.
Sinapsis química:
Comunicación mediante neurotransmisores.
Es la más común en el sistema nervioso.
Neurotransmisores importantes:
Excitatorios: Glutamato, acetilcolina.
Inhibitorios: GABA, glicina.
8. Circuitos Neuronales
Las neuronas no trabajan de forma aislada, sino que se organizan en circuitos funcionales.
Tipos de circuitos neuronales:
Divergente: Una neurona se comunica con varias neuronas, amplificando la señal.
Convergente: Varias neuronas envían señales a una sola neurona.
Reverberante: La señal se retroalimenta y se mantiene activa.
Paralelo posdescarga: Múltiples vías de activación que generan respuestas escalonadas.
9. Sistema Nervioso y su Constitución
El sistema nervioso se divide en:
Sistema Nervioso Central (SNC):
Compuesto por el cerebro y la médula espinal.
Procesa información y coordina respuestas.
Sistema Nervioso Periférico (SNP):
Formado por nervios y ganglios.
Conduce señales entre el SNC y el resto del cuerpo.
Divisiones del SNP:
Sistema somático: Controla movimientos voluntarios.
Sistema autónomo: Regula funciones involuntarias.
Simpático: Respuesta de «lucha o huida».
Parasimpático: Estado de reposo y digestión.
10. Sistema Sensorial
El sistema sensorial permite la percepción del entorno.
Tipos de receptores sensoriales:
Mecanorreceptores: Detectan presión y vibración.
Termorreceptores: Responden a cambios de temperatura.
Quimiorreceptores: Detectan sustancias químicas (olfato y gusto).
Fotorreceptores: Detectan la luz (visión).