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Los diversos sistemas que conforman el ser humano son tan complejos que aún no es posible comprenderlos en un 100%. Las neuronas son nuestro sistema de acciones principal, y tienen un sistema de conexión más complejo que todas las redes del planeta. Este proceso de comunicación de las neuronas hace parte vital de cada una de las acciones que llevamos a cabo. Los profesionales de, por ejemplo, las ciencias del deporte, desean comprender en la mayor medida posible este sistema, por ello buscan información constantemente.
Dos son los mecanismos principales de comunicación de la información a nivel neuronal. Estos son las señales eléctricas (su actuación depende de la longitud del axón) y las químicas (actúan tanto localmente como en zonas alejadas). Hay que distinguir entre dos tipos de neuronas, según la longitud de su axón. Así las hay de axón corto, que conecta con las neuronas vecinas, y las de axón largo, que intervienen en la comunicación con otras áreas del cerebro, y que conforman el cuerpo calloso.
Las señales eléctricas se producen en las dendritas, los somas o el cono axónico, y son transmitidas a lo largo del axón, hasta los botones terminales. Para comprender cómo se produce esta transmisión, se ha de conocer, los diferentes potenciales existentes.
Potencial eléctrico
El potencial eléctrico de la membrana, es la diferencia de potencial eléctrico entre el interior y el exterior de la neurona. Esta diferencia de carga eléctrica, se debe a la distribución de cationes (iones positivos) o aniones (iones negativos) a ambos lados de la membrana. Si existiese la misma cantidad de carga positiva y negativa, dentro y fuera de la membrana, no existiría potencial de membrana, que de existir representa el voltaje de membrana; a mayor diferencia entre dentro y fuera mayor la carga eléctrica.
Dos son las fuerzas que rigen el cambio de las cargas eléctricas a ambos lados de la membrana. Estas son la difusión (movimiento a favor de gradiente, de regiones de mayor concentración hacia las de menor concentración; es de carácter químico) y la presión electroestática o fuerza eléctrica (las cargas del mismo signo se repelen y atraen a las de signo contrario; es de carácter eléctrico).
Una combinación de ambos produciría un gradiente electroquímico. Este depende también de la permeabilidad de la membrana, de si permite o no pasar iones del interior al exterior, a través de los canales iónicos.
Estando la permeabilidad determinada por el número de canales iónicos abiertos, lo que facilita el transporte pasivo; en cambio el transporte activo en contra del gradiente de concentración se realiza a través de las bombas iónicas, lo cual implica un gasto de energía proporcionado por la molécula ATP (adensosín-trifosfato).
Potencial de reposo
Hace referencia al potencial de membrana de la neurona inactiva sobre -60 a -70 milivoltios, existiendo una mayor concentración de iones negativos en el interior y de positivos en el exterior. En el interior de la neurona existe una concentración mayor de cationes de potasio (K+) y de aniones de moléculas proteicas orgánicas (A-).
Mientras que en el exterior se concentran más los cationes de sodio (Na+) y los aniones de cloro (Cl-). Las diferencias concentraciones, se llegarían a compensar por el movimiento pasivo a través de los canales iónicos. Impidiendo que la información fluyese por la neurona, perdiendo así su capacidad de excitabilidad, si no fuese por las bombas de sodio-potasio o ATPasa Na+/K+ que mantienen la diferencia de potenciales entre el exterior y el interior.
Potencial de acción
O impulso nervioso, es la información transformada en señal eléctrica que es transmitida por el axón hacia los botones terminales gracias al potencial de membrana de la neurona. Dicho potencial se genera, si la diferencia de carga eléctrica supera el umbral de excitación. Si no es así, los cambios hiperporalizantes y despolarizantes eliminarán los efectos eléctricos de la señal, perdiéndola.
Umbral que puede modificarse en función de la carga de potencial de membrana, denominándose hiperpolarización cuando esta aumenta a -80 o 90 milivoltios, lo que hace que sea más difícil transmitir la información; el caso contrario sería del de la desporalización, con valores entre -50 a -20 milivoltios, lo que aumenta la probabilidad de respuesta de la neurona.
Cuando se modifica el potencial de reposo por encima del umbral de excitación se provoca el potencial de acción o impulso nervioso en el cono axónico. Provocando una inversión de potencial de membrana volviéndose el interior positivo con valores aproximadamente de 50 milivoltios en un milisegundo (fase de desporalización o ascendente); seguido de una drástica caída de hasta -90 milivoltios en el siguiente milisegundo (fase de repolarización), para retomar el valor de reposo de -70 milivoltios.
El proceso de comunicación de las neuronas
El potencial de acción se rige por la ley de todo o nada, es decir, si la señal eléctrica no supera el umbral de excitabilidad, no se propagará; en cambio sí lo supera, iniciará la fase de desporalización seguido de la de repolarización hasta recuperar el valor de potencial del reposo.
En la desporalización se modifica la permeabilidad de la membrana, permitiendo la entrada al Na+ debido a la apertura de los canales de Na+ dependientes de voltaje. Esto produce un aumento rápidamente en la carga positiva en el interior de la membrana; lo que va seguido de la apertura de los canales de K+ dependientes de voltaje, a la vez que se inactivan y luego cierran los de Na+ aumentando las cargas positivas en el exterior. Sucede tanto que hasta por un breve periodo se hiper polariza antes de recuperar el potencial de reposo, cerrando los canales de K+.
Mientras los canales de Na+ están inactivos la neurona no puede generar nuevos potenciales de acción, ya que la membrana se encuentra en un periodo refractario absoluto. Durante la hiperpolarización, la neurona es capaz de responder a nuevos potenciales de acción. Precisa de una mayor magnitud de desporalización, de ahí que se denomine período refractario relativo.
Comunicación química de la neurona
Dos son los tipos de comunicación que se pueden llevar a cabo a nivel neuronal. La eléctrica, mediante la despolarización de la membrana neuronal y la química. Con respecto a esta segunda, la comunicación química, no se limita a las neuronas. Esta cumple una extensa labor dentro del organismo en el líquido extracelular a nivel:
- Nervioso, liberando neurotransmisores en las uniones sinápticas, con una actuación local.
- Endocrino, hormonas que van al torrente sanguíneo influyendo en células alejadas.
- Neuroendocrino, las neuronas secretan neurohormonas que van al torrente sanguíneo influyendo en células alejadas.
- Paracrino, las células secretan sustancias que afectan únicamente a las células vecinas.
- Autocrino, las células secretan sustancias con las que se afectan a sí mismas.
Como se ha indicado, existen dos modalidades de comunicación a nivel neuronal, mediante impulsos eléctricos que se originan en las dendritas y en el soma y se conducen por el axón hasta los botones terminales; y mediante sustancias químicas que actúan como mediadoras en la transmisión de información a otras neuronas y células del organismo.
La comunicación eléctrica se realiza aprovechando las diferencias de potencial eléctrico entre el interior y el exterior celular, que sirven de vehículo para la transmisión del impulso nervioso o potencial de acción, en donde participan los canales iónicos y las bombas iónicas en el caso del trasporte activo. Las neuro hormonas sirven como medio de comunicación química, además van a tener una gran influencia en la percepción, y expresión de emociones como la dopamina.
El profesional como actor de control
Como podemos notar, el solo proceso de comunicación de una neurona requiere de un entendimiento completo. Entender el sistema nervioso se convierte en una necesidad para los profesionales no solo de la salud, si no de otras áreas como lo son el deporte o la nutrición.
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