5. Potenciales de membrana (incluir los iones)

 El potencial de membrana es la diferencia de carga eléctrica que hay entre el interior y el exterior de una célula. El potencial de membrana contempla una diferencia de carga eléctrica que se genera entre la parte de adentro y fuera de la neurona, ya que existen una serie de iones (moléculas) que tienen diferentes cargas —positivas o negativas—, y que se encuentran en diversas cantidades en el interior y exterior de la célula.

 

De acuerdo con Redolar (2015, p. 161), esta diferencia de iones se debe a que la membrana celular es semipermeable y, por lo tanto, no deja pasar a todas estas moléculas con la misma facilidad. La diferencia de carga eléctrica se provoca por dos tipos de fuerzas opuestas entre sí:

 

• Fuerza de difusión. Tiene una naturaleza química y hace referencia al movimiento que realizan las moléculas para desplazarse de regiones donde se encuentran en altas concentraciones a regiones de baja concentración. Por ejemplo, imagina que colocamos una cucharada de azúcar en un vaso de agua. Al principio, el azúcar se irá hasta al fondo del vaso, pero, poco a poco, el azúcar se va a dispersar por toda el agua, hasta lograr una distribución homogénea.

 

• Fuerza electrostática. Tiene una naturaleza eléctrica. Hace referencia a la atracción o repulsión de las partículas entre sí de acuerdo con su carga eléctrica. Por lo tanto, iones con cargas opuestas se atraerán e iones con cargas iguales se repelerán. Por ejemplo, piensa en los lados de un imán.

 

Cuando acercamos el lado positivo de dos imanes, se van a repeler; en cambio, si acercamos el lado negativo y el lado positivo de otro, se van a atraer. El movimiento de los iones queda influido por los campos eléctricos. (2015, p. 161)

 

La membrana de la neurona es semipermeable, lo que significa que hay iones que pueden pasar y otros no; este proceso afectará la distribución del resto. “Los iones que sí logran pasar, se van a distribuir de forma asimétrica a los costados de la membrana, lo que genera el potencial eléctrico entre los dos lados de la membrana (Redolar, 2015, p.163). A esto se llama potencial de membrana.

Para conocer y registrar el potencial de la membrana de una neurona, es necesario colocar la punta de un electrodo en el interior de la neurona y la punta de otro electrodo en su exterior (en el líquido extracelular) (Pinel y Ramos, 2007, p. 85).

 

Ahora bien, cuando los dos lados del electrodo se colocan en la parte externa, la diferencia de voltaje que hay entre ellos es igual a cero. No obstante, cuando el extremo del electrodo intracelular se inserta dentro de una neurona, se registra un potencial constante de aproximadamente -70 mili-voltios (mV). Esto, de acuerdo con Pinel y Ramos (2007, p.85), indica que el potencial del interior de neurona en reposo es unos 70 mV menor que el del exterior de la neurona. Este potencial constante de -70 mV se le denomina potencial de reposo, es decir, potencial de membrana en reposo de la neurona. En este estado se dice que la neurona está polarizada. (La neurona, s.f.)

 

Figura 5. Registro del potencial de membrana. Fuente: Redolar (2015, p. 163).

 

 

Los iones pueden estar dentro y fuera de la membrana celular y algunos logran pasar a través de ella. ¿De qué iones estamos hablando? veamos.

 

Tabla 5

Tipos de iones

Iones en ambos lados de la membrana	Distribución de iones en reposo	Permeabilidad iónica de la membrana en reposo
 Aniones orgánicos (A-) (proteínas con carga negativa)  Iones de cloro (Cl-)  Iones de sodio (Na+)  Iones de potasio (K+)	 Aniones orgánicos en el fluido intracelular  K+ en el fluido intracelular  Na+ y Cl- en el fluido extracelular	 La membrana es mucho más permeable al K+ que al Na+  El grado de permeabilidad al Cl- es intermedio, con respecto a los otros dos cationes  La membrana es impermeable al resto de los aniones, los aniones proteicos

Fuente: La neurona como la unidad básica del comportamiento. (s.f.) con base en Redolar (2015, pp. 164-165).

 

 

Recordemos que los iones atraviesan la membrana por medio de canales iónicos, es decir, proteínas que atraviesan la membrana celular. Redolar (2015, p. 165) menciona que la mayoría de los canales son selectivos, en otras palabras, dan paso selectivo a un único ion.

Figura 5a. Concentración de iones en el interior y exterior de la neurona y fuerzas que actúan en ella. Fuente: Redolar (2015, p. 165).

 

La neurona es una unidad de procesamiento y transmisión de información del sistema nervioso que procesa información y transmite señales electroquímicas, por lo que es necesario abordar forzosamente la sinapsis.

 

Cuando las neuronas disparan señales liberan sustancias químicas que se llaman neurotransmisores (NT) de sus botones terminales (Pinel y Ramos, 2007, p. 88). Los NT se difunden a lo largo de la hendidura sináptica o espacio sináptico para interactuar con moléculas receptoras especializadas de las membranas receptoras de la siguiente neurona del circuito. Una vez que los neurotransmisores se unen a los receptores postsinápticos, entonces puede suceder lo siguiente:

 

1.    Desporalización: disminuir el potencial de membrana en reposo de -70 a - 67 mV (por ejemplo).

 

2.    Hiperpolarizar: incrementar el potencial de membrana en reposo de -70 a -72 mV (Pinel y Ramos, 2007, p. 88).

 

A las despolarizaciones postsinápticas se les denomina potenciales excitadores postsinápticos (PEP), debido a que incrementan la probabilidad de que la neurona descargue. Por otra parte, a las hiperpolarizaciones postsinápticas se llaman potenciales inhibidores postsinápticos (PIP), porque reducen la probabilidad de que la neurona dispare (Pinel y Ramos, 2007, p. 88).

Figura 5b. Esquema de un PEP y un PIP. Fuente: Pinel y Ramos (2007, p. 89).

Sin embargo, ¿cómo es que el potencial de membrana posibilita a sinapsis? Recordemos que la neurona contiene un tipo de fluido conductor eléctrico (fluido citoplásmico o intracelular). Redolar (2015, p. 170) manifiesta que tal fluido está cercado por el asilamiento eléctrico (membrana).

 

Con ello, las neuronas y el ambiente externo se pueden dividir en conductores y aislantes. Las membranas tienen una gran habilidad para almacenar cargas eléctricas de forma breve y las corrientes pasivas que fluyen a través de una neurona pueden llegar a un punto determinado del axón (a su cono), para realizar la activación sináptica de la neurona y generar el denominado potencial de acción.

 

Entonces, ¿qué pasa cuando se aplica un fuerte estímulo en algún punto del axón de la membrana? El potencial de acción (PA). De acuerdo con Pinel y Ramos (2007), es “una inversión momentánea masiva, que aproximadamente dura 1 milisegundo, del potencial de membrana, que cambia de unos -70mV a unos +50mV” (p.88). A comparación de los potenciales postsinápticos, los PA no son respuestas graduadas y su magnitud no guarda relación con la intensidad de los estímulos que los provocan. Por consiguiente, se consideran “respuestas todo o nada”. En otras palabras, o se producen con toda su amplitud o no se producen en absoluto.

 

Figura 5c. Esquema de un PEP y un PIP con un potencial de acción. Fuente: Pinel y Ramos (2007, p. 89).

 

 

Referencias

 

La neurona como la unidad básica del comportamiento. (s.f.) Apuntes del curso Fundamentos biológicos de la conducta humana. Licenciatura en Psicología del IEU.

 

Pinel, J. P. y Ramos Platón, M. J. (2007). Biopsicología. Madrid: Pearson Educación.

 

Redolar Ripoll, D. (2014). Fundamentos de psicobiología (2a. ed.). Barcelona, Spain: Editorial UOC. https://elibro.net/es/ereader/ieu/57783?