El impulso nervioso es un potencial de acción. Lo primero que es importante entender es que nuestro cuerpo es eléctricamente neutro, es decir, que tiene el mismo número de cargas positivas que de cargas negativas, pero hay zonas en donde predomina una u otra carga, entonces decimos que está cargado positiva o negativamente. Las cargas opuestas se atraen y para separarlas es necesario gastar energía. Por el contrario, cuando cargas que estaban separadas se juntan, se libera energía que se puede utilizar.
Por eso, se dice que en situaciones en las que cargas eléctricamente opuestas están separadas se genera energía potencial que se mide a través del voltaje. El voltaje es una medida de la diferencia de cargas entre dos polos opuestos, y mientras más diferencia de carga haya, mayor será el voltaje. Por su parte, la corriente vendría a ser el flujo de cargas eléctricas de un punto a otro. Cuanto más voltaje, más corriente. Según la ley de OHM, dentro de este cálculo también influye la resistencia que en el cuerpo humano vendrían a ser las membranas celulares que impiden que unas cargas pasen de un lado a otro.
Las cargas eléctricas en el cuerpo humano
Todo esto suena muy parecido a los sistemas eléctricos de las casas, pero en el cuerpo humano en vez de tener electrones sueltos lo que se tienen son partículas cargadas eléctricamente (cargas positivas o negativas), denominadas iones. Los iones son átomos o grupo de átomos que tienen carga neta positiva o negativa.
Debemos tomar en cuenta que:
Existe una pequeña diferencia de carga entre los iones cargados positivamente y los iones cargados negativamente, dentro y fuera de las células. Esto se denomina el potencial de membrana.
Además, hay que tener en cuenta que los iones, tienden a ir al lugar en el que se encuentra la carga opuesta, fenómeno que se conoce como gradiente eléctrica. Los iones también tenderán a ir al lugar donde esta menos concentrado, proceso que se conoce como gradiente química o de concentración.
¿Cómo funciona la electricidad del cuerpo en reposo?
En las neuronas el potencial de membrana suele ser de unos -70 milivoltios (el símbolo + o -, representa el polo predominante en la cara interna de la membrana celular), aunque puede variar entre -40 y -90 según el tipo de neuronas. Entonces se dice que las neuronas están polarizadas. De manera general, las neuronas poseen más potasio y menos sodio dentro de la célula en comparación con el exterior de la misma.
Existen también unos canales iónicos que son unas proteínas que está en la membrana y actúan como puertas o túneles que cuando están abiertos dejan entrar y salir los iones. En este caso en concreto, hace que el potasio pueda salir y le permite al sodio entrar.
Además de estos canales iónicos también existe la bomba de sodio potasio. Es una proteína de membrana que emplea energía para bombear los iones y así mantener este equilibrio. Por ejemplo, expulsa 3 sodio fuera y mantiene 2 potasios dentro. Esto mantiene el potencial de reposo de las neuronas en -70 milivoltios.
¿Cómo funciona la electricidad del cuerpo en potencial de acción?
El potencial de acción es una inversión breve de la polaridad de la membrana, que modifica el potencial de membrana de -70mlv a +30mlv. Esto ocurre en los axones de las neuronas, que se comportan como un cableado entre ellas, que les permite transmitir información a larga distancia. ¿Qué es lo que ocurre en el potencial de acción? ocurre un cambio en la permeabilidad de la membrana. La membrana en reposo mantiene lo que hay dentro, dentro y lo que hay fuera, fuera y debe de haber canales abiertos que permitan que las cosas puedan entrar o salir. Hay canales iónicos que dejan salir el potasio y entrar el sodio, cumpliendo con esta demanda. Este estado de la membrana se conoce como potencial de reposo.
Durante el potencial de acción lo que ocurre es que se abren nuevos canales en la membrana, que en reposo se mantienen cerrados y poseen una especie de compuerta que se abre en respuesta a una señal eléctrica, como el cambio de voltaje.
Cuando llega un neurotransmisor a una neurona y se une a un receptor lo que este hace es abrir canales para la entrada o salida de iones dentro de la neurona. Según el tipo de neurotransmisor y de receptor esto puede permitir que el potencial de membrana se vuelva menos negativo (despolarización) o que se vuelva más negativo (hiperpolarización). Cuando la neurona se despolariza estamos más cerca de llegar a un potencial de acción, sin embargo, en este punto es importante considerar que hay que llegar a un potencial umbral de -55mlv para que el potencial se produzca.
Es cuando se computa el conjunto de señales excitatorias e inhibitorias que le llegan a una neurona, cuando en el axón se puede producir un potencial de acción, si esto ocurre los canales iónicos de sodio se abrirán, entrará mucho sodio a la célula y este potencial de acción se propagará a lo largo de todo el axón mediante pequeñas corrientes locales que se irán propagando gracias a canales de sodio regulados por voltaje que se abrirán y harán que esta señal se siga propagando.
Este cambio de voltaje también hará que los canales de potasio dependientes de voltaje se abran y hagan que el potasio salga por la fuerza de la gradiente química y la gradiente eléctrica: ya que hay mucho potasio dentro de la neurona y las cargas positivas los inducen a salir. Cuando el potasio está fuera, se genera una repolarización, que hace que el potencial de membrana sea más negativo, generando una hiperpolarización. Después de todo este caos hay un momento en el que todo vuelve a la normalidad gracias a la bomba sodio potasio que está continuamente gastando energía para mantener un equilibrio en reposo.
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