El impulso nervioso

La neurona es una célula especializada en generar y propagar impulsos nerviosos, debido al flujo de iones (Na⁺ y K⁺) a través de su membrana plasmática.

Una neurona en reposo tiene una distribución desigual de iones en ambos lados de la membrana, con una alta concentración de aniones fosfato (PO₄)^3- (procedentes de la hidrólisis del ATP) y mucho más K⁺ que en el exterior, donde hay, en cambio, una mayor concentración de Na⁺. 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⁺. Permite el flujo de K+ hacia el exterior y genera una diferencia de potencial de -70 mV entre el interior y el exterior de la membrana, conocida como potencial de reposo. Por tanto, en reposo, la membrana está polarizada.

Esta diferencia de concentración de iones se mantiene gracias a la bomba de sodio-potasio que se encarga de expulsar el Na+ e introducir el K+. Para esto, es necesario gastar energía metabólica (ATP).

Además, en la membrana existen canales de sodio que se abren al recibir un estímulo apropiado (eléctrico, químico, mecánicos, etc.) y permiten la entrada masiva de Na⁺ generando un cambio de polaridad en la membrana conocido como potencial de acción o impulso nervioso. La diferencia de potencial pasa a ser de unos +40 mV. En este momento, la membrana está despolarizada.

Metilisopropilisergamida, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Este cambio de polaridad solo se produce si el estímulo alcanza una determinada intensidad llamada umbral de excitación. Si la intensidad del estímulo es menor a este umbral de excitación, no se genera potencial de acción. La célula obedece a la ley de todo o nada, o se produce el potencial de acción o no. Sin embargo, esta apertura de canales de sodio es temporal y cuando se cierran, se abren los canales de potasio y se facilita la salida de K⁺ volviendo a la polaridad inicial y al potencial de reposo.

Propagación del impulso nervioso

El impulso nervioso se propaga como una onda que se desplaza a lo largo del axón de una neurona. Esta onda se genera cuando los canales de sodio se abren en una zona específica, lo que provoca un cambio en el potencial eléctrico de la membrana. Este cambio se propaga hacia las zonas cercanas, causando el mismo fenómeno en ellas. Como resultado, el impulso nervioso viaja como una onda a lo largo del axón. Cuando la onda ha pasado, la membrana vuelve a su estado normal de polarización y se vuelve impermeable al sodio. Si otro estímulo se aplica durante este tiempo, no se genera un nuevo impulso. Este período se llama período refractario, que dura solo una o dos milésimas de segundo, por lo que una neurona puede llegar a transmitir de 500 a 1000 impulsos nerviosos por segundo.

En las neuronas que tienen axones con mielina, el impulso nervioso se propaga más rápido debido a que la generación de potenciales no ocurre a lo largo de todo el axón, sino solo en las zonas sin mielina, llamados nódulos de Ranvier. Esto se debe a que la mielina es un aislante eléctrico que no permite el paso de cargas. Este tipo de propagación se conoce como "conducción saltatoria".

La mielina no solo aumenta la velocidad de propagación, sino que también ahorra energía. Después de un potencial de acción, el Na⁺ que ha entrado es expulsado nuevamente por la bomba de sodio-potasio, utilizando ATP. En las neuronas con axones con mielina este proceso solo se realiza en los nodos o nódulos de Ranvier, por lo que se ahorra ATP.