Una neurona en reposo presenta una desigual distribución de iones a ambos lados de la membrana. En el interior existe una gran concentración de aniones fosfato (PO₄)³⁺, procedentes de la hidrólisis del ATP, y mucho más K⁺ que en el exterior. Fuera de la membrana hay una mayor concentración de Na⁺ y aniones cloruro (Cl^–). Este reparto desigual se debe a la permeabilidad selectiva de la membrana, que es prácticamente nula para los iones fosfato, muy baja para el Na⁺ y más alta para el K⁺.

La elevada concentración intracelular de K⁺ (con relación al medio extracelular) unida a la permeabilidad de la membrana para este catión, hace que tienda a salir, por lo que aumentan las cargas positivas en el exterior. Esta salida de cargas positivas genera una diferencia de potencial entre el exterior (+) y el interior (-) de la membrana de unos -70 mV, que se llama potencial de reposo. Así que, en reposo, la membrana está polarizada.

El potencial de reposo se mantiene invariable en la neurona gracias a la acción de una bomba transportadora localizada en la membrana, que continuamente expulsa el Na⁺ que entra e introduce K⁺, gastando energía metabólica (ATP). Este sistema de transporte se denomina bomba sodio-potasio.

En la membrana neuronal también existen unos canales de sodio, normalmente cerrados. Cuando llega a la neurona un estímulo apropiado (eléctrico, químico o mecánico), estos canales de sodio se abren y el Na⁺ entra masivamente a favor del gradiente de concentración y eléctrico. Esta entrada cambia la polaridad de la membrana, de manera que en el punto donde se aplicó el estímulo, el interior de la neurona se hace positivo y el exterior negativo. La diferencia de potencial ahora es de +40 mV. Este cambio eléctrico se llama potencial de acción o impulso nervioso. En este momento la membrana se dice que está despolarizada.

El impulso nervioso o potencial de acción se propaga a las zonas próximas generando en ellas el mismo fenómeno. Esto es debido a que los canales de sodio cercanos a la zona despolarizada se abren. De esta manera el mensaje nervioso se propaga como una onda a lo largo del axón.

Conforme la onda de despolarización se propaga por el axón, el estado normal de repolarización se restablece rápidamente por detrás de ella, pues la membrana vuelve a ser impermeable al Na⁺. Aunque se aplique otro estímulo durante el tiempo en que la membrana está despolarizada, no se origina un nuevo impulso, por lo que se dice que se encuentra en periodo refractario. En nuestras neuronas ese periodo es de sólo una o dos milésimas de segundo, lo que significa que la neurona puede llegar a transmitir de 500 a 1.000 impulsos por segundo.

El impulso nervioso se propaga con mayor velocidad en los axones con mielina, puesto que la generación de potenciales no se realiza a lo largo de toda la membrana del axón, sino sólo en los nódulos de Ranvier. Esto se debe a que la mielina es aislante eléctrico. A este tipo de conducción se le denomina conducción o propagación saltatoria.

Sinapsis Neuronal

La sinapsis es la unión funcional entre dos neuronas, o entre una neurona y una célula muscular (sinapsis neuro-muscular) o entre una neurona y una glándula.

Tipos de Sinapsis

• Sinapsis eléctricas: en ellas la corriente iónica pasa directamente de una neurona a la siguiente a través de uniones tipo gap que conectan ambas células pero sin que lleguen a tocarse (el espacio es de solo 2 nanómetros, 2.10^-9m). La transmisión del impulso es rápida y directa pero es poco “modulable”. Este tipo de sinapsis es poco frecuente. Aparecen en el músculo cardíaco y en algunos músculos lisos, permitiendo la excitación y contracción rítmica de grandes masas musculares. También se han encontrado en varias regiones del cerebro, aunque aquí se desconoce su significado funcional.
• Sinapsis químicas: son mucho más frecuentes y en ellas el espacio de separación, llamado hendidura sináptica es algo mayor, de unos 10 nm. La porción terminal del axón se ensancha formando el botón sináptico en el que se encuentran numerosas vesículas que contienen unas sustancias químicas denominadas neurotransmisores. La llegada de un impulso nervioso a la membrana presináptica provoca una entrada de Ca²⁺ desde el exterior. El Ca²⁺ hace que algunas vesículas liberen sus moléculas de neurotransmisor a la hendidura sináptica, por la que el neurotransmisor difunde hasta alcanzar la membrana postsináptica, que tiene receptores específicos para ese neurotransmisor.
  • Si el neurotransmisor es excitador, se une a sus receptores provocando la apertura de los canales de sodio. La entrada de Na⁺ despolariza la membrana. Si la despolarización es suficientemente intensa, se reproduce el potencial de acción en la neurona postsináptica y el mensaje nervioso se propaga a través de ella.
  • Si el neurotransmisor es inhibidor, la unión a sus receptores provoca que el interior de la membrana se haga todavía más negativo (hiperpolarización). Esto hace a la neurona postsináptica menos excitable y dificulta que el mensaje nervioso continúe su camino. Un neurotransmisor puede ser excitador para una neurona e inhibidor para otra.