El movimiento de una señal a través de la neurona y su axón es todo cuestión de iones . Un ion es una partícula cargada, como Na+, el ion de Sodio. Tiene una carga positiva, porque ha perdido un electrón. Otros iones, por supuesto, están cargados negativamente.
Las células tienen membranas que están hechas de moléculas lipídicas (grasas), y previenen que la mayoría de las cosas salgan o entren en la célula. Pero por toda la membrana celular hay proteínas que sobresalen por los dos lados la membrana. Algunas son canales iónicos .
Canal ionico
La mayoría de los canales iónicos simplemente permiten a los iones fluir dentro o fuera de la célula. Cuando dibujamos diagramas, normalmente pintamos esos canales como si fuesen pequeños agujeros en la membrana celular. Son, como he dicho, proteínas realmente complejas. Cuando un ion se une a una de estas proteínas, la proteína cambia de forma, y al hacerlo lleva al ion al otro lado de la membrana, donde es liberado. La tendencia normal es para todo lo que hay dentro y fuera de la célula mantener un equilibrio de esta forma: Si hay demasiado de una sustancia en un lado, fluye hacia el otro, hasta que hay un equilibrio; Si hay demasiados iones positivos o negativos en una parte, tienden a moverse hacia la otra parte, hasta que hay equilibrio.
Algunos canales son llamados puertas . Ellas pueden, dependiendo de su medio, abrirse o cerrarse. Para algunas, es una cuestión de que sustancias se unen a una parte de la puerta. Para otras, es un cambio en el equilibrio positivo-negativo el que causa que se abran o cierren. En una neurona, hay muchas de estas puertas, incluyendo puertas de sodio y puertas de potasio. Algunas de estas responden a cambios en el equilibrio positivo-negativo.
Cerrado Abierto
Un ejemplo de una puerta química son los lugares receptores en las dendritas de una neurona: cuando una sustancia llamada neurotransmisor se une a un punto en la puerta, la puerta se abre para permitir que los iones de sodio entren en la célula.
Cerrado Abierto
Otros canales iónicos son llamados bombas . Ellos usan la energía suministrada por la célula para realmente bombear iones dentro o fuera de la célula, o sea por la fuerza. Los mejores ejemplos son las bombas sodio – potasio en las membranas neuronales. Estas bombas empujan el sodio fuera de la célula, y los iones de potasio (K+) dentro de la célula. Están realmente manteniendo un desequilibrio de estas sustancias.
Bomba de iones
Si estas atento, notaras que tanto el sodio como el potasio son iones positivos. Las neuronas realmente tienen bastante carga negativa dentro de ellas, en contraste con la carga positiva exterior. Esto es debido a unas moléculas llamadas aniones . Estas están negativamente cargadas, pero son demasiado grandes para pasar a través de cualquier canal. Permanecen dentro dándole a la célula carga negativa.
Por lo tanto, cuando un axón está en reposo, los aniones le dan una carga negativa, las bombas de sodio hacen entrar al sodio y al potasio, y las puertas de sodio y las de potasio se cierran todas. A causa de la diferencia positiva-negativa entre dentro y fuera, este estado de descanso se llama potencial de descanso . La palabra potencial se refiere al hecho de que hay un potencial para el cambio aquí. Usamos el mismo término para referirnos a una batería que está sin conectar a nada: también tiene un potencial de descanso.
Cuando se producen cambios en las membranas de las dendritas y el cuerpo de la célula alcanza el axón, las puertas de sodio responden: algunas se abren y dejan al sodio entrar, por lo que el interior empieza a volverse negativo. Si alcanza un cierto nivel, llamado umbral , más puertas de sodio responden y dejan entrar más iones …
Entonces tenemos lo que se llama un potencial
de acción – un intercambio de iones que corre a lo
largo de la longitud del axón. Muchos iones de sodio entran, por
un corto espacio de tiempo, la diferencia entre dentro y fuera de la
célula se invierte: El interior es positivo y el exterior
es negativo.
Entonces la situación cambia: Las
puertas de sodio se cierran y las puertas de potasio se abren. El
potasio se precipita fuera de la célula, lo cual lleva a la
carga en el interior de la célula de vuelta a donde estaba –
negativa en el interior, positiva en el exterior.
Date cuenta de que el sodio está ahora dentro de la célula y el potasio fuera, esto es, están en los lugares equivocados. Por lo tanto, las bombas de sodio-potasio vuelven a trabajar y bombean el sodio fuera y el potasio dentro, y las cosas vuelven a donde empezaron.
Ahora todo esto sucede en un pequeño segmente del axón a la vez: el sodio entra en la sección uno; esto lleva al potasio a empezar a irse fuera de la sección uno y al sodio a empezar a entrar en la sección dos; lo que lleva al potasio a salir de la sección dos y al sodio a entrar en la sección tres; y así – como una línea de fichas de domino cayendo.
En este pequeño gráfico, representando un axón, el rojo representa el sodio fluyendo dentro y el naranja representa al potasio fluyendo fuera:
La funda de mielina alrededor de muchos axones acelera este proceso considerablemente: en lugar de un pequeño segmento disparando la acción al segmento más cercano, los cambios “saltan” de un hueco en la funda hasta el siguiente. Esto es llamado conducción saltatoria .
Cuando el potencial de acción alcanza el final del axón, provoca que otro ion (el calcio, Ca++) entre en la célula, lo que lleva a que las vesículas – las pequeñas burbujas llenas de neurotransmisores – liberen sus contenidos en el espacio sináptico ---
Asombroso, ¿no os parece?