Potencial de acción Parte 4
Summary
TLDREl guion del video explica cómo las propiedades de los canales iónicos son clave en la generación de potenciales de acción en neuronas. Se discute el fenómeno de los periodos refractarios, donde la neurona no puede generar un nuevo potencial de acción inmediatamente después de uno anterior. Se mencionan los periodos refractarios relativos y absolutos, y cómo la presencia de canales de sodio y potasio afecta la habilidad de la neurona para activarse nuevamente. Además, se explora cómo la actividad continua de ciertos canales puede resultar en neuronas con propiedades de reloj, como se ve en el marcapaso del corazón, destacando la variabilidad en la descarga de potenciales de acción en diferentes tipos de neuronas.
Takeaways
- 😲 Los canales iónicos son esenciales para explicar la conducta observada en diferentes condiciones del potencial de acción.
- 🔍 Se describen las respuestas a estímulos que desencadenan potenciales de acción, mostrando cómo estos pueden ser modificados por la intensidad y el tiempo de la estimulación.
- 🔧 La magnitud del potencial de acción puede ser menor si se producen estímulos antes de que se complete el periodo de reposo.
- 🚫 Los periodos refractarios son períodos en los que no es posible desencadenar un nuevo potencial de acción después de uno anterior.
- 🔄 Existen dos tipos de periodos refractarios: el relativo, donde se puede generar un potencial de acción de menor magnitud y mayor umbral, y el absoluto, donde no se puede generar ningún potencial de acción.
- 🌟 Las propiedades de los canales de sodio y potasio, como su voltaje de inactivación y permeabilidad, son clave para entender los periodos refractarios.
- 🔗 La permeabilidad al potasio es mayor durante el periodo del potencial de acción, lo que aumenta el umbral para la activación de un nuevo potencial de acción.
- 🔄 La cantidad de canales de sodio disponibles afecta tanto la magnitud del potencial de acción como la posibilidad de su generación.
- 🔌 La inyección continua de corriente puede simular la actividad de neuronas con propiedades de reloj, generando potenciales de acción de manera constante y regular.
- 💡 Las células pueden tener canales iónicos adicionales que, al estar abiertos de manera pequeña, pueden generar corrientes polarizantes y potenciales de acción regulares.
- 🌐 La variedad de canales iónicos y actividades sinápticas en diferentes tipos de células puede resultar en una gran diversidad de patrones de descarga de potenciales de acción.
Q & A
¿Qué son las propiedades de los canales iónicos y cómo influyen en el potencial de acción?
-Los canales iónicos son proteínas que permiten el paso de iones a través de la membrana celular, lo que influye en la polarización y depolarización de la célula. En el caso de los canales iónicos de sodio y potasio, su apertura y cierre determinan la generación y propagación del potencial de acción en las neuronas.
¿Qué es un potencial de acción y cómo se desencadena?
-Un potencial de acción es una serie de cambios rápidos en la polaridad de la membrana neuronal que se propaga a lo largo de la misma. Se desencadena cuando la membrana alcanza un umbral crítico de depolarización, generalmente debido a la entrada de iones sodio a través de los canales de sodio.
Explique el concepto de periodos refractarios en relación con los potenciales de acción.
-Los periodos refractarios son intervalos de tiempo después de un potencial de acción durante los cuales una neurona no puede generar otro potencial de acción, independientemente de la intensidad del estímulo. Existen periodos refractarios relativos y absolutos; el primero permite la generación de un potencial de acción de menor magnitud, mientras que en el segundo, no se puede generar ningún potencial de acción.
¿Cuál es la diferencia entre el período refractario relativo y el período refractario absoluto?
-El período refractario relativo es cuando, inmediatamente después de un potencial de acción, se puede generar otro potencial de acción de menor magnitud y con un umbral más alto. En cambio, el período refractario absoluto es un intervalo en el que no se puede generar ningún potencial de acción, ya que la mayoría de los canales de sodio están inactivos y no hay suficientes canales disponibles para abrirse.
¿Cómo se ven afectados los umbrales y la magnitud de los potenciales de acción durante el período refractario relativo?
-Durante el período refractario relativo, los umbrales son mayores porque la corriente de potasio es más alta que en reposo, lo que requiere una corriente de sodio más grande para abrir los canales de sodio. Además, la magnitud de los potenciales de acción es menor debido a que no todos los canales de sodio han recuperado su estado cerrado y, por lo tanto, la conductancia máxima de sodio es menor.
¿Qué ocurre si se inyecta una corriente constante en una neurona durante mucho tiempo?
-Si se inyecta una corriente constante en una neurona, se puede observar una secuencia de potenciales de acción regulares y constantes, lo que da lugar a una neurona con propiedades de reloj. Esto puede模拟 una situación donde las neuronas generan señales periódicas, como en el marcapaso del corazón.
¿Cómo influyen las corrientes de polarización en la frecuencia de los potenciales de acción?
-La frecuencia de los potenciales de acción se ve influenciada por la velocidad de la polarización. Si la corriente de polarización es más lenta, el potencial de acción ocurre con menos frecuencia, lo que resulta en un periodo más largo entre los potenciales de acción.
¿Qué son las células marcapaso y en qué se diferencian de las neuronas comunes?
-Las células marcapaso son neuronas especiales que pueden generar una secuencia regular de potenciales de acción de forma autónoma. Se diferencian de las neuronas comunes en que tienen canales iónicos adicionales que les permiten mantener una actividad constante y regular, lo que es esencial para funciones como el ritmo cardíaco.
¿Cómo pueden las propiedades de los canales iónicos adicionales afectar la actividad neuronal?
-Las propiedades de los canales iónicos adicionales, como su conductancia y la presencia de canales de sodio y potasio, pueden afectar la actividad neuronal al influir en la generación y la forma de los potenciales de acción. Esto puede llevar a una variedad de patrones de descarga neuronales, como se ve en diferentes tipos de neuronas y en el sistema nervioso.
¿Qué implica el hecho de que el mecanismo básico de la generación del potencial de acción sea idéntico en todas las neuronas?
-El hecho de que el mecanismo básico de la generación del potencial de acción sea idéntico en todas las neuronas implica que todas las neuronas comparten un marco común para la transmisión de señales eléctricas. Sin embargo, las diferencias en los canales iónicos adicionales y la actividad sináptica pueden dar lugar a una gran diversidad en la forma y frecuencia de los potenciales de acción en diferentes tipos de neuronas.
Outlines
🔬 Propiedades de los canales iónicos y el potencial de acción
El primer párrafo explica cómo las propiedades de los canales iónicos, específicamente los de sodio y potasio, influyen en el comportamiento observado en el potencial de acción. Se discute el concepto de periodos refractarios, tanto relativos como absolutos, y cómo estos afectan la capacidad de desencadenar un nuevo potencial de acción. Se ilustra cómo la permeabilidad a los iones y la conductancia cambian durante el potencial de acción, lo que afecta el umbral y la magnitud del potencial de acción. Además, se menciona cómo los canales de sodio y potasio, dependiendo de su estado, pueden requerir una corriente de sodio mayor para activar un nuevo potencial de acción durante el periodo refractario relativo.
🚫 Períodos refractarios y su influencia en la activación neuronal
El segundo párrafo profundiza en los periodos refractarios, describiendo cómo la disponibilidad de canales de sodio y su estado de activación afectan la capacidad de generar un nuevo potencial de acción. Se explica que durante el periodo refractario absoluto, no es posible desencadenar un potencial de acción debido a que la mayoría de los canales de sodio están activados y requieren tiempo para volver a estar disponibles. También se discute cómo la inyección continua de corriente puede resultar en la generación de potenciales de acción repetitivos en neuronas con propiedades de 'reloj', lo que puede ser comparado con el funcionamiento del marcapaso del corazón y la generación de latidos irregulares.
🌟 Diversidad en la descarga de potenciales de acción en neuronas
El tercer párrafo aborda la diversidad de patrones de descarga de potenciales de acción en diferentes tipos de neuronas. Se señala que, aunque el mecanismo básico de generación del potencial de acción es el mismo en todas las neuronas, la presencia de diferentes canales iónicos y tipos de actividad sináptica pueden resultar en una gran variedad de patrones de descarga. Se menciona que algunas células pueden tener canales que producen corrientes de polarización constante, lo que puede llevar a una descarga regular de potenciales de acción, como se observa en el marcapaso del corazón. Además, se sugiere que la manipulación de estas propiedades puede resultar en neuronas con características únicas, lo que se explorará más a fondo en el curso de neurociencia.
Mindmap
Keywords
💡Canales iónicos
💡Potencial de acción
💡Refractario
💡Período refractario absoluto
💡Período refractario relativo
💡Umbral
💡Canales de sodio
💡Canales de potasio
💡Descarga de potencial de acción
💡Marcapaso del corazón
Highlights
Las propiedades de los canales iónicos pueden explicar la conducta observada en distintas condiciones del potencial de acción.
Se muestra que un segundo pulso de corriente, antes de que termine el primer potencial de acción, no produce un nuevo potencial de acción.
Un pulso de corriente más grande puede generar un segundo potencial de acción, pero de menor magnitud que el primero.
Los periodos refractarios son un fenómeno donde no se puede desencadenar un nuevo potencial de acción después de uno existente.
El período refractario relativo se caracteriza por la necesidad de una corriente más grande para generar un segundo potencial de acción.
Los canales de sodio y potasio tienen propiedades que afectan el umbral y la magnitud de los potenciales de acción durante los periodos refractarios.
La permeabilidad al potasio es más alta durante el potencial de acción, lo que requiere una corriente de sodio mayor para superarla.
En el período refractario relativo, la magnitud del potencial de acción es menor debido a la activación continua del canal de potasio.
No todos los canales de sodio vuelven a su estado cerrado tras un potencial de acción, lo que reduce la conductancia máxima de sodio y la magnitud del potencial de acción.
Un pulso de corriente antes de la etapa adecuada no puede generar un potencial de acción debido a la falta de canales de sodio disponibles.
El período refractario absoluto es el tiempo en el que no es posible generar un segundo potencial de acción por la insuficiencia de canales de sodio.
La inyección continua de corriente puede hacer que una célula actúe como un reloj neuronal, generando potenciales de acción de manera constante y regular.
Las células con canales iónicos adicionales pueden mostrar una descarga regular de potenciales de acción, como en el marcapaso del corazón.
La frecuencia de los potenciales de acción en una célula puede ser modificada por la intensidad de la corriente inyectada.
Las células marcapaso son un ejemplo de cómo la actividad neuronal puede ser modulada por diferentes canales iónicos y corrientes.
Existe una gran variedad de propiedades de descarga en neuronas y músculos debido a diferentes tipos de canales iónicos y actividad sináptica.
Aunque el mecanismo básico de generación del potencial de acción es el mismo en todas las células, las propiedades adicionales pueden dar lugar a una diversidad de comportamientos.
Transcripts
[Música]
en el segmento anterior discutimos como
las propiedades de los canales iónicos
pueden explicar prácticamente toda la
conducta observada en distintas
condiciones del potencial de acción en
este segmento vamos a continuar con
algunas de las otras propiedades
importantes de este fenómeno en este
dibujo nuevamente
tomado del simulador están dibujados
varias respuestas a estímulos que como
siempre están indicados aquí por estos
cuadraditos o rectángulos rojos hay un
primer pulso de corriente a este tiempo
que gatilla un potencial de acción que
se observa acá hay un segundo gráfico
que muestra que lo que ocurriría si
antes que este potencial de acción
termine ponemos un pulso de corriente de
la misma magnitud y lo que uno observa
es una respuesta pasiva donde no hay
potencial de acción pero si a este mismo
tiempo le pongo un pulso de corriente de
más mayor magnitud si observo un
potencial de acción pero noten que aquí
este potencial de acción es
significativamente menor que el primer
potencial de acción
y si en vez de estimular a este tiempo
de este potencial de acción espero más
tiempo y estímulo a este otro tiempo
observó que con un estímulo parecido de
nuevamente puede gatillar un potencial
de acción y es casi de la misma magnitud
del primer potencial de acción esto que
se observa acá hace referencia a lo que
conocemos como periodos refractarios
si un segundo pulso
antes que se ejecuta antes de que
termine el potencial de acción
es capaz de gatillar un potencial de
acción
voy a pero este potencial de acción es
de menor magnitud que el primer
potencial de acción voy a estar en un
período refractario en el cual si es
posible castigar un potencial de acción
pero las propiedades del acción no han
sido restituidas a su condición de
reposo
este período refractario se denomina
período refractario relativo porque si
bien soy capaz de gatillar un potencial
de acción el umbral la para este
potencial de acción es mayor y por lo
tanto la magnitud de corriente necesaria
para gatillar 1 es mayor
como se puede observar acá en este caso
pulso de corriente que en el primer caso
castilla un potencial de acción aquí no
lo puede hacer que lo que explica este
potencial observado aquí o estos
potenciales como se explica el potencial
los periodos refractarios relativos
nuevamente vamos a echar mano a los
propiedades de los canales de sodio y
potasio voltaje de pendiente
en este periodo del potencial de acción
del primer potencial de acción recuerden
ustedes que tenemos todavía canales de
potasio voltaje dependientes abiertos
aun en el caso en que todos mis canales
de sodio el voltaje de pendiente se
hubiesen recuperado de la condición
inactivo a cerrados la permeabilidad al
potasio es más alta que en de reposo por
lo tanto la corriente de sodio necesaria
para sobreponerse a esa corriente de
potasio es mayor que en reposo por lo
tanto mi umbral va a ser necesariamente
mayor eso explica por qué en este
período refractario relativo los
umbrales son mayores porque las
corrientes de potasio la conductancia el
potasio es mayor que en de reposo por lo
tanto la corriente de sodio que yo
necesito
y abrir con un pulso de corriente es
mayor que en el caso de reposo
también explica las propiedades de los
canales porque aunque logre un potencial
de acción este va a tener menor magnitud
porque de nuevo por un lado la corriente
de potasio está todavía activa la
voltaje de pendiente y segundo no todos
los canales de sodio voltaje de
pendiente han pasado del estado inactivo
a cerrado que son el estado es el estado
que yo necesito que esté el canal para
ser abierto por lo tanto la cantidad de
canales de sodio disponible en este
minuto es menor que la cantidad de
canales de sodio que ocurre en este
momento y por lo tanto la conductancia
máxima que podría lograr de sodio es
menor y por lo tanto el máximo del
potencial de acción es menor
si el pulso de corriente ocurre antes
quizás en esta etapa uno va a observar
que un pulso de corriente dependiente de
qué tan grande sea jamás va a poder
gatillar un potencial de acción
porque no porque en esta etapa del
potencial de acción la mayoría de los
canales de sodio están activados y va a
tomar un tiempo que es de potencial
negativo para que estos canales estén
disponibles de nuevo para una apertura
por lo tanto no importa cuánta corriente
yo inyecte en una célula puede hasta
freír no voy a tener un potencial de
acción porque no existe la suficiente
cantidad de canales de sodio
para poder contrarrestar esta enorme
cantidad de corriente de potasio
ese periodo de tiempo entre dos
estímulos en el cual yo no puedo lograr
de ninguna manera un segundo potencial
de acción se denomina período
refractario igual que el anterior pero
en este caso este periodo indica el
tiempo en el cual no es posible gatillar
un potencial de acción período
refractario absoluto el período
refractario relativo es entonces el
periodo en que yo sí podría en principio
gatillar un segundo potencial pero este
segundo potencial sería necesariamente
uno con mayor umbral y menor amplitud
máxima esto se representa en la
siguiente figura
en este periodo rojo cierto para el
período refractario absoluto el tiempo
entre dos pulsos con el cual yo no puedo
gatillar un segundo potencial de acción
dado que no tengo suficientes canales de
sodio disponibles para abrir y
contrarrestar la corriente de potasio y
un segundo periodo relativo donde en
principio si podría gatillar uno pero
necesariamente uno de menor magnitud es
cierto y con mayor umbral
finalmente en este segmento
vamos a ver qué ocurre si además de
estos
canales de sodio tengo otras conductas
en una célula
noten ahora ustedes que en vez de un
pulso corto de corriente en esta
simulación el pulso de corriente se ha
extendido durante mucho más tiempo
varias decenas de muy bien segundos con
el primera reflexión con el inicio de la
corriente yo observo un potencial de
acción que luego vuelve a ser reposo por
cierto y hace al potencial de equilibrio
de el potasio pero luego en vez de
quedarse volver a reposo esta corriente
que yo sigo inyectando vuelve a de
polarizar lentamente la célula para
llegar a un umbral gatillar un segundo
potencial de acción volver hacia abajo
no alcanzar el reposo para luego volver
a gatillar un potencial de acción y otro
y otro y otro y este segundo tercero y
cuarto potencial de acción son de menor
magnitud porque este potencial de acción
está dentro del período refractario
relativo
pero vean ustedes que si en esta célula
hay una inyección de corriente continua
que de polariza la célula yo obtengo una
neurona con propiedades de reloj es
decir que genera en forma constante y
regular potenciales de acción esto
obviamente no existe en una célula de
verdad que hay un electrodo pasando
corriente pero lo que sí hay en muchas
células son otros canales iónicos que
están abiertos de pequeña manera
produciendo pequeñas corrientes de
polarizantes lo que genera esta especie
de descarga regular
este tipo de neuronas por ejemplo está
presente como ustedes podrán haber
supuesto en el marcapaso del corazón y
lo que da lugar al latido irregular del
corazón son potenciales de acción que
surgen de este tipo de células
noten usted es que la distancia el
tiempo entre un potencial de acción y
otro puede ser modificado si esta
corriente es menor la de polarización va
a ser más lenta y por lo tanto el
potencial de acción va a ocurrir más
tarde lo que hace que esta secuencia de
pulso ocurre con un periodo mayor o una
frecuencia menor es cierto
eso se muestra acá
por lo que ven ustedes acá es esta nueva
especie de descarga marcapaso con dos
corrientes que aquí casi se ven
superpuestas pero tienen solo una
pequeña diferencia de un micro en perth
y lo que ustedes ven entonces un
marcapaso con una frecuencia mayor o una
frecuencia menor de manera que
manipulando ligeramente una conducta
ncoa adicional en una célula uno puede
fabricar una neurona marcapaso estas
células marcapasos son un ejemplo de una
variedad muy grande de propiedades de
descarga de las neuronas y el que ocurre
a un solo potencial de acción es algo
común en neuronas y músculos pero muchas
células tienen distintos tipos de
canales iónicos y distintos tipos de
actividad sináptica que generan
corriente de una diversidad bastante
grande lo que resulta en que cuando uno
va a mirar la descarga de potenciales de
acción de distintos tipos neuronales uno
encuentra una variedad bastante grande
de manera que si bien el mecanismo
básico de la generación del potencial de
acción es idéntico en todas las neuronas
y los canales de sodio voltaje
dependiente proveen a estas células de
las mismas propiedades fenomenología
para un potencial de acción en la vida
real distintos tipos de neurona pueden
adicionalmente tener otras conductas que
le dan propiedades diferentes y esto lo
veremos más adelante en el curso de
neurociencia
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