El funcionamiento de las neuronas
Valentina va en la ciclovía de la carrera Séptima y de pronto una piedra le salta a la rueda: frena y se hace a un lado en una fracción de segundo. Entre que el ojo ve la piedra y la mano aprieta el freno, miles de neuronas se pasaron una señal. ¿Cómo viaja esa señal dentro de una neurona y cómo salta de una neurona a la siguiente? Lo vas a explicar al final de esta página.
Partes de la neurona
La neurona es la célula especializada en recibir, conducir y transmitir señales. Tiene tres partes principales:
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Dendritas: ramificaciones cortas que reciben señales de otras células.
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Cuerpo celular (soma): contiene el núcleo y los orgánulos; integra las señales que llegan y decide si se genera un impulso.
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Axón: prolongación larga que conduce el impulso hasta los botones terminales, donde se libera el neurotransmisor.
Nombra las tres partes principales de una neurona típica (cuerpo celular, dendritas y axón) y describe en una frase la función de cada una en la transmisión del impulso…
Nombra las tres partes principales de una neurona típica (cuerpo celular, dendritas y axón) y describe en una frase la función de cada una en la transmisión del impulso nervioso.
Potencial de reposo
Una neurona que no está transmitiendo ningún impulso no está «apagada»: su membrana mantiene una diferencia de carga eléctrica. El potencial de reposo es la diferencia de voltaje entre el interior y el exterior de la neurona cuando está en reposo. Vale aproximadamente −70 mV: el interior es negativo respecto al exterior.
¿Por qué? Dos razones:
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Hay más Na⁺ fuera de la célula y más K⁺ dentro.
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La bomba Na⁺/K⁺ gasta ATP para sacar 3 Na⁺ e introducir 2 K⁺. Además, en reposo salen más K⁺ de los que entran Na⁺ (la membrana es más permeable al K⁺), así que el interior se queda con cargas negativas de sobra.
| Ion | Más concentrado en | Movimiento en reposo |
|---|---|---|
| Na⁺ | Fuera | Entra poco |
| K⁺ | Dentro | Sale algo |
Define qué es el potencial de reposo de una neurona. Indica cuál es, aproximadamente, su signo eléctrico en el interior de la célula respecto al exterior y qué dos iones…
Define qué es el potencial de reposo de una neurona. Indica cuál es, aproximadamente, su signo eléctrico en el interior de la célula respecto al exterior y qué dos iones están más relacionados con él.
El potencial de acción
Cuando un estímulo llega a la neurona, su membrana se despolariza. Si alcanza el umbral (cerca de −55 mV), se abren canales de Na⁺ dependientes de voltaje y se dispara el potencial de acción, un cambio rápido y breve del voltaje.
Las etapas, en orden:
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Despolarización: se abren los canales de Na⁺; el Na⁺ entra y el interior se vuelve positivo (≈ +30 mV).
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Repolarización: se cierran los canales de Na⁺ y se abren los de K⁺; el K⁺ sale y el interior vuelve a ser negativo.
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Hiperpolarización: salen tantos K⁺ que el voltaje baja un poco por debajo del reposo. Después la bomba Na⁺/K⁺ y el cierre de los canales restablecen los −70 mV.
Todo o nada
Si el estímulo no alcanza el umbral, no hay potencial de acción. Si lo alcanza, el potencial tiene siempre la misma amplitud: es la ley del «todo o nada», como un interruptor o un disparo. Un estímulo más fuerte no hace el impulso más grande: hace que la neurona dispare más veces por segundo (mayor frecuencia). Así el cerebro distingue un roce suave de un golpe fuerte.
Describe, en orden, las etapas de un potencial de acción: despolarización, repolarización e hiperpolarización. Para cada una indica qué ion se mueve y en qué sentido…
Describe, en orden, las etapas de un potencial de acción: despolarización, repolarización e hiperpolarización. Para cada una indica qué ion se mueve y en qué sentido (hacia dentro o hacia fuera de la célula) a través de canales de la membrana.
Una neurona recibe estímulos y su membrana pasa de un valor de reposo a un valor umbral. Explica qué significa la ley del «todo o nada» y por qué un estímulo muy fuerte…
Una neurona recibe estímulos y su membrana pasa de un valor de reposo a un valor umbral. Explica qué significa la ley del «todo o nada» y por qué un estímulo muy fuerte no produce un potencial de acción de mayor amplitud, sino que puede aumentar la frecuencia de los impulsos.
Conducción del impulso y mielina
El potencial de acción no se queda en un punto: la entrada de Na⁺ despolariza la zona vecina del axón y allí se dispara otro potencial, y así sucesivamente. El impulso avanza en un solo sentido porque la zona que acaba de disparar está en periodo refractario (sus canales de Na⁺ están inactivos).
Muchos axones están envueltos por la vaina de mielina, una capa de lípidos formada por células de soporte que actúa como aislante. Entre un trozo y otro quedan pequeños espacios sin mielina, los nódulos de Ranvier, donde están los canales de Na⁺. El impulso «salta» de nódulo en nódulo: es la conducción saltatoria.
| Axón sin mielina | Axón mielinizado | |
|---|---|---|
| Dónde se abren canales | A lo largo de todo el axón | Solo en los nódulos de Ranvier |
| Velocidad | Lenta (≈ 1 m/s) | Rápida (hasta ≈ 100 m/s) |
| Gasto de energía | Mayor | Menor: menos Na⁺ y K⁺ que bombear |
Mariana lee que el impulso nervioso viaja más rápido en axones mielinizados. Explica qué es la vaina de mielina, qué es la conducción saltatoria y por qué esta…
Mariana lee que el impulso nervioso viaja más rápido en axones mielinizados. Explica qué es la vaina de mielina, qué es la conducción saltatoria y por qué esta disposición permite una transmisión más veloz y con menos gasto de energía que en un axón sin mielina.
La sinapsis química
El impulso llega al final del axón, pero entre una neurona y la siguiente hay un espacio, la hendidura sináptica. La sinapsis es esta zona de comunicación. En la sinapsis química, la señal pasa de eléctrica a química:
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El potencial de acción llega al botón terminal y abre canales de Ca²⁺; el calcio entra.
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El calcio hace que las vesículas liberen neurotransmisores en la hendidura.
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Los neurotransmisores se unen a receptores de la membrana de la neurona siguiente (postsináptica) y abren canales de iones.
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Se genera una nueva señal eléctrica en la neurona postsináptica (si se alcanza el umbral).
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El neurotransmisor se retira: una enzima lo degrada o se recapta; así la señal termina.
Algunos neurotransmisores: la acetilcolina (activa los músculos), la dopamina (motivación y movimiento) y la serotonina (estado de ánimo y sueño).
Explica qué es una sinapsis y qué nombre reciben las sustancias químicas que transmiten la señal de una neurona a otra. Da un ejemplo de una de estas sustancias.
Explica qué es una sinapsis y qué nombre reciben las sustancias químicas que transmiten la señal de una neurona a otra. Da un ejemplo de una de estas sustancias.
Casos de análisis
Con el modelo eléctrico y el químico puedes explicar fenómenos reales.
Analiza el siguiente caso: un anestésico local, como el que usa un odontólogo, bloquea los canales de sodio dependientes de voltaje en las neuronas sensoriales de la…
Analiza el siguiente caso: un anestésico local, como el que usa un odontólogo, bloquea los canales de sodio dependientes de voltaje en las neuronas sensoriales de la zona tratada. Explica con el modelo eléctrico qué sucede con el potencial de acción, por qué la persona no siente dolor y qué ocurriría con la sinapsis siguiente en la vía nerviosa.
Compara la transmisión del impulso dentro de una neurona con la transmisión entre dos neuronas en una sinapsis química. Argumenta en qué aspectos la señal es eléctrica y…
Compara la transmisión del impulso dentro de una neurona con la transmisión entre dos neuronas en una sinapsis química. Argumenta en qué aspectos la señal es eléctrica y en cuáles es química, qué papel cumplen el calcio y los receptores de la membrana postsináptica, y qué consecuencias tendría que la enzima que degrada el neurotransmisor en la hendidura dejara de funcionar.
Vuelve al principio: cuando Valentina ve la piedra, los impulsos viajan como potenciales de acción por los axones (más rápido por la mielina) y en cada sinapsis la señal se convierte en neurotransmisores que activan la siguiente neurona hasta que los músculos de la mano frenan.
Resumen
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La neurona tiene dendritas (reciben), cuerpo celular (integra) y axón (conduce).
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En reposo el interior es negativo (≈ −70 mV) por la distribución de Na⁺ y K⁺ y la bomba Na⁺/K⁺.
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El potencial de acción tiene despolarización (entra Na⁺), repolarización (sale K⁺) e hiperpolarización; sigue la ley del todo o nada y los estímulos más fuertes aumentan la frecuencia.
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La mielina permite la conducción saltatoria: más velocidad y menos gasto de energía.
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En la sinapsis química, el Ca²⁺ provoca la liberación del neurotransmisor (acetilcolina, dopamina, serotonina), que activa receptores de la neurona siguiente y luego se retira.