Unidad 1.3: La neurona — Potencial de acción

Sesión A: Teoría

Sección 1: Anatomía de la neurona

La neurona es la unidad funcional del sistema nervioso. Está compuesta por tres partes principales que trabajan de forma integrada para procesar y transmitir información.

Estructura básica

Soma (cuerpo celular): Contiene el núcleo y la mayoría de los organelos. Es el centro metabólico de la neurona.
Dendritas: Extensiones ramificadas que reciben señales de otras neuronas. Conducen información hacia el soma.
Axón: Extensión única y prolongada que transmite potenciales de acción hacia otras neuronas.

Componentes especializados del axón

Axón hillock (colina axionica): Zona de transición entre soma y axón. Es el punto de decisión donde se integran las señales y se genera el potencial de acción.
Segmento inicial: Primera porción del axón, altamente excitable.
Vaina de mielina: Envoltura de lípidos que aísla el axón, producida por oligodendrocitos (SNC) o células de Schwann (SNP).
Nodos de Ranvier: Espacios sin mielina entre segmentos mielinizados. Concentran canales iónicos para la propagación rápida.

Tipos principales de neuronas

Neuronas motoras: Ubicadas en la médula espinal, transmiten órdenes a los músculos.
Células piramidales: Neuronas excitadoras de la corteza cerebral, críticas para cognición y aprendizaje.
Células de Purkinje: Neuronas inhibidoras del cerebelo, integran información de múltiples entradas.

Anatomía detallada de una neurona motora — Fig. 1 — Anatomía de la neurona: dendritas, soma, axón, mielina y terminales sinápticas.

Sección 2: Electricidad celular

El funcionamiento de las neuronas depende fundamentalmente de gradientes iónicos mantenidos activamente a través de la membrana plasmática.

Potencial de membrana en reposo

En una neurona en reposo, el interior es negativo con respecto al exterior, con un valor típico de -70 mV. Este potencial es esencial para la excitabilidad neuronal.

Bomba Na+/K+-ATPasa

Este transportador activo primario usa ATP para mantener los gradientes iónicos:

Expulsa 3 iones Na+ hacia el exterior
Importa 2 iones K+ hacia el interior
Crea y mantiene el gradiente electroquímico
Funciona continuamente consumiendo aproximadamente 20-40% del ATP neuronal

Canales iónicos

Las proteínas de canal permiten el paso selectivo de iones a través de la membrana:

Canales dependientes de voltaje: Se abren en respuesta a cambios en el potencial de membrana. Son cruciales para el potencial de acción.
Canales dependientes de ligando: Se abren cuando un neurotransmisor u otra molécula se une a su receptor.

Despolarización e hiperpolarización

Despolarización: El potencial de membrana se vuelve menos negativo (se acerca a cero o se vuelve positivo).
Hiperpolarización: El potencial de membrana se vuelve más negativo de lo normal.

Bomba Na+/K+-ATPasa en la membrana celular — Fig. 2 — Bomba Na⁺/K⁺-ATPasa: 3 Na⁺ salen, 2 K⁺ entran.

Sección 3: El potencial de acción

El potencial de acción es el mecanismo fundamental mediante el cual las neuronas generan y transmiten señales a través de distancias largas.

Umbral y principio todo-o-nada

El potencial de acción sigue el principio todo-o-nada: si el estímulo alcanza el umbral (aproximadamente -55 mV), se dispara un potencial de acción completo. Estímulos por debajo del umbral no generan potencial de acción.

Fases del potencial de acción

Depolarización: Canales Na+ dependientes de voltaje se abren. Na+ fluye hacia el interior, el potencial se vuelve menos negativo y luego positivo. Dura aproximadamente 1 ms.
Repolarización: En el pico del potencial, los canales Na+ se inactivan. Los canales K+ dependientes de voltaje se abren (con cierto retraso). K+ fluye hacia el exterior, restaurando el potencial negativo.
Hiperpolarización (undershoot): Momentáneamente, el potencial se vuelve más negativo que el reposo. Los canales K+ se cierran lentamente.
Retorno al reposo: Canales K+ se cierran completamente, y los mecanismos de la bomba Na+/K+-ATPasa y fugas compensatorias restauran el potencial de reposo.

Período refractario

Período refractario absoluto: Ventana de tiempo (aproximadamente 1-2 ms) durante la cual es imposible generar otro potencial de acción, sin importar la intensidad del estímulo. Los canales Na+ están inactivados.
Período refractario relativo: Período posterior al absoluto en el cual se requiere un estímulo más fuerte que lo normal para generar un potencial de acción, debido a la hiperpolarización residual.

Codificación por frecuencia

La intensidad de un estímulo se codifica como la frecuencia de disparo de potenciales de acción. Estímulos más fuertes generan potenciales de acción más frecuentes, no más grandes, respetando siempre el principio todo-o-nada.

Gráfico del potencial de acción con fases etiquetadas — Fig. 3 — Potencial de acción: reposo, despolarización, repolarización e hiperpolarización.

Esclerosis múltiple: Cuando el aislante se destruye

María, una mujer de 28 años, notó que su visión se volvía borrosa en un ojo durante varios días. Semanas después, experimentó hormigueo en las manos y debilidad en las piernas al caminar. Los síntomas aparecían y desaparecían misteriosamente. Una resonancia magnética reveló múltiples placas de desmielinización en su cerebro y médula espinal — áreas donde el sistema inmune había atacado y destruido la vaina de mielina de los axones. Le diagnosticaron esclerosis múltiple (EM).

¿Por qué la destrucción de la mielina causa síntomas tan diversos (visión, tacto, movimiento)? ¿Y por qué los síntomas van y vienen?

Conducción saltatoria interrumpida: La mielina permite que el potencial de acción "salte" de nodo de Ranvier a nodo de Ranvier (conducción saltatoria), alcanzando velocidades de hasta 120 m/s. Sin mielina, la señal debe propagarse continuamente por el axón desnudo — mucho más lento — o directamente falla, como un cable eléctrico sin aislante que pierde señal.

Síntomas diversos por localización: Las placas de desmielinización pueden aparecer en cualquier parte del SNC. Una placa en el nervio óptico causa visión borrosa; en las vías sensoriales de la médula, hormigueo; en las vías motoras, debilidad. La diversidad de síntomas refleja la diversidad de axones afectados, no un solo sistema.

Remisiones y recaídas: Los síntomas van y vienen porque el sistema inmune ataca en "brotes" (recaídas) y luego la inflamación se reduce parcialmente (remisiones). En las fases tempranas, los oligodendrocitos pueden remielinizar parcialmente los axones dañados, restaurando parte de la conducción. Con el tiempo, el daño acumulado supera la capacidad de reparación.

Simulación interactiva: Potencial de acción

Utiliza la simulación a continuación para observar las dinámicas del potencial de acción. Presiona "Estimular" para generar un potencial de acción y observa cómo se comportan los iones.

Mostrar canales iónicos

Estado actual: Reposo

Potencial de membrana: -70 mV

Tiempo: 0 ms

Dinámicas de canales iónicos

Observa cómo los canales de sodio y potasio se abren y cierran durante el potencial de acción.

Canal Na+ (depolarización): Cerrado

Canal K+ (repolarización): Cerrado

Sesión B: Práctica

Construye un potencial de acción

Ordena los siguientes pasos en el orden correcto en que ocurren durante un potencial de acción. Arrastra o haz clic en las tarjetas para reorganizarlas.

? Estímulo alcanza umbral

? Canales de Na+ se abren

? Na+ entra → despolarización

? Canales de K+ se abren

? K+ sale → repolarización

? Hiperpolarización y vuelta al reposo

Orden correcto:

Arrastra las tarjetas aquí

Sesión C: Evaluación

Quiz: Potencial de acción

Responde las siguientes preguntas para evaluar tu comprensión. Selecciona la respuesta correcta en cada caso.

Lista de verificación de dominio

Evalúa tu comprensión de los conceptos clave de esta unidad. Marca las habilidades que consideres haber dominado.

Nombrar partes de la neurona: Puedo identificar y explicar las funciones del soma, dendritas, axón, axón hillock, vaina de mielina y nodos de Ranvier. Explicar potencial de reposo: Entiendo cómo la bomba Na+/K+-ATPase mantiene el potencial de membrana en reposo de -70 mV. Describir fases del potencial de acción: Puedo explicar las fases de depolarización, repolarización, hiperpolarización y retorno al reposo. Entender conducción saltatoria: Comprendo cómo la mielina y los nodos de Ranvier permiten la propagación rápida de potenciales de acción. Codificación por frecuencia: Entiendo que la intensidad del estímulo se codifica como la frecuencia de disparo de potenciales de acción.

Unidad 1.3

La neurona