Potencial de Acción Neuronal: Mecanismos, Fases y Características Fisiológicas

Potencial de Acción: Mecanismos y Características Esenciales

El potencial de acción es un fenómeno electrofisiológico fundamental en las células excitables, como las neuronas y las células musculares. Se genera por la apertura de canales iónicos dependientes de voltaje, localizados estratégicamente en la membrana plasmática. Una neurona produce un potencial de acción cuando un estímulo externo o interno provoca un cambio en el potencial de membrana lo suficientemente significativo como para superar el potencial umbral.

Periodos Refractarios del Potencial de Acción

En el potencial de acción se distinguen dos periodos refractarios diferentes, cruciales para la dirección y frecuencia de la propagación de las señales nerviosas:

• Periodo Refractario Absoluto: Durante esta fase, es completamente imposible que se produzca otro potencial de acción, independientemente de la intensidad del estímulo. Esto se debe a la inactivación de los canales de sodio voltaje-dependientes.
• Periodo Refractario Relativo: En este periodo, sí se puede generar otro potencial de acción, pero solo si el estímulo es de una intensidad superior a la normal. Esto ocurre cuando algunos canales de sodio ya se han recuperado de la inactivación, pero la membrana aún está hiperpolarizada o en proceso de repolarización.

Características Funcionales Clave del Potencial de Acción

El potencial de acción presenta propiedades distintivas que garantizan su eficacia en la transmisión de información:

1. Respuesta de "Todo o Nada": Una vez que el potencial de membrana alcanza el umbral, el potencial de acción se dispara con su máxima amplitud, o no se dispara en absoluto. No hay potenciales de acción parciales.
2. Propagación sin Disminución: El potencial de acción se propaga a lo largo de la membrana sin perder intensidad, regenerándose activamente en cada punto.
3. Periodos Refractarios: La existencia de periodos refractarios asegura la unidireccionalidad de la propagación y limita la frecuencia de disparo.
4. Cambios de Conductancia Iónica Dependientes de Voltaje: La base del potencial de acción reside en la apertura y cierre secuencial de canales iónicos específicos que responden a cambios en el voltaje de la membrana.
5. Respuesta Asimétrica: La secuencia de eventos iónicos (entrada de Na⁺, salida de K⁺) confiere una naturaleza asimétrica a la curva del potencial de acción.

Fases del Potencial de Acción

Un potencial de acción es, en esencia, una despolarización brusca y transitoria de la membrana plasmática, mediada por la acción coordinada de canales iónicos voltaje-dependientes. Podemos diferenciar varias fases secuenciales:

1. Reposo: En esta fase, la membrana neuronal se encuentra polarizada, manteniendo una diferencia de potencial estable entre el exterior y el interior, típicamente alrededor de −65 mV. Este estado se mantiene por la acción de la bomba sodio-potasio y los canales de fuga.
2. Despolarización: Por alguna razón (un estímulo), el potencial de membrana comienza a hacerse menos negativo. Al alcanzar el umbral de disparo, la permeabilidad para el Na⁺ aumenta drásticamente debido a la rápida apertura de los canales de Na⁺ voltaje-dependientes. El Na⁺ entra masivamente en la célula, haciendo que el potencial se vuelva cada vez menos negativo, pase por cero y, finalmente, se haga positivo. Durante esta fase, también comienzan a abrirse, aunque más lentamente, los canales de K⁺ voltaje-dependientes.
3. Repolarización: Esta fase se inicia con la inactivación de los canales de Na⁺ voltaje-dependientes, lo que detiene la entrada de sodio. Simultáneamente, la apertura lenta de los canales de K⁺ voltaje-dependientes, que comenzó en la fase anterior, se completa, permitiendo la salida de K⁺ de la célula. Esta salida de iones positivos provoca que el potencial de membrana regrese hacia su valor de reposo.
4. Post-hiperpolarización (o Hiperpolarización Tardía): Después de la repolarización, numerosos canales de K⁺ voltaje-dependientes permanecen abiertos por un breve tiempo. Esta situación, combinada con la actividad de los canales iónicos que están siempre abiertos (canales de fuga), produce un exceso de salida de cargas positivas, lo que resulta en una mayor negatividad en el interior de la célula en comparación con el potencial de membrana en reposo. Eventualmente, estos canales de K⁺ voltaje-dependientes se cierran, y el potencial de membrana retorna a su estado de reposo.