Potencial de acción Parte 3
Summary
TLDREl guion del video explora el potencial de acción y sus mecanismos moleculares, destacando cómo la estimulación neuronal de distintas intensidades afecta la dinámica del potencial de acción. Se ilustra cómo la intensidad de la corriente influye en la latencia y en la amplitud del potencial, y cómo el umbral de activación varía con la concentración de sodio. Además, se analiza cómo cambios en la concentración de sodio externo impactan en el potencial de membrana y en la capacidad de desencadenar un potencial de acción, todo basado en las propiedades de los canales iónicos de sodio y potasio.
Takeaways
- 🧠 La dinámica del potencial de acción depende de la interacción entre canales, corriente y propiedades neuronales y musculares.
- 🔬 El comportamiento de un potencial de acción varía según la intensidad de la estimulación y los parámetros involucrados.
- 📈 La latencia del potencial de acción, es decir, el tiempo entre la estimulación y su aparición, disminuye con la intensidad de la corriente estimulante.
- 💉 Un pulso de corriente más fuerte produce un potencial de acción con menor latencia y mayor fracción de canales de sodio abiertos.
- 🔋 La magnitud de la corriente influye en la amplitud máxima del potencial de acción; mayor corriente, mayor cambio de voltaje.
- 🚫 No todos los pulso de corriente alcanzan el umbral necesario para desencadenar un potencial de acción.
- 🌊 El umbral es la relación entre la corriente de sodio y potasio que determina si se desencadena un potencial de acción.
- 🔄 El umbral puede variar en una neurona dependiendo de las condiciones dinámicas y la disponibilidad de canales de sodio y potasio.
- 🌐 El potencial de membrana se ve afectado por la concentración de sodio externo; menor concentración, menor potencial de membrana.
- 🔄 La concentración de sodio externo afecta la respuesta neuronal a un mismo pulso de corriente, alterando el potencial de acción y el umbral.
Q & A
¿Qué es el potencial de acción y cómo se relaciona con los canales iónicos y las propiedades de las neuronas y músculos?
-El potencial de acción es una variación temporal en la polarización de la membrana celular que permite a las neuronas y los músculos comunicarse. Se relaciona con los canales iónicos porque estos son las proteínas que regulan el flujo de iones como el sodio y el potasio, lo que influye en la generación y propagación del potencial de acción.
¿Cómo varía el comportamiento del potencial de acción según la intensidad de la estimulación de una neurona?
-El comportamiento del potencial de acción no es idéntico y depende de varios parámetros, como la intensidad de la estimulación. Con estimulaciones de baja intensidad, no siempre se genera un potencial de acción, pero con estimulaciones más intensas, se producen potenciales de acción con dinámicas diferentes, como una menor latencia y una mayor fracción de canales de sodio abiertos.
¿Qué fenómeno se produce cuando una estimulación de corriente no desencadena un potencial de acción?
-Cuando una estimulación de corriente no es suficiente para desencadenar un potencial de acción, se produce un cambio de potencial que no resulta en un potencial de acción, sino en un regreso lento al potencial de membrana, indicando que no todos los pulsos de corriente son capaces de gatillar un potencial de acción.
¿Qué es la latencia en el contexto del potencial de acción y cómo se relaciona con la intensidad de la corriente estimulante?
-La latencia es el tiempo entre el inicio de la estimulación y la obtención del potencial de acción. La latencia varía inversamente con la intensidad de la corriente estimulante; es decir, cuanto mayor sea la intensidad de la corriente, menor será la latencia, ya que se abre una mayor fracción de canales de sodio y se inicia la 'avalancha' de depolarización más temprano.
¿Cómo se explica la diferencia en la latencia y la amplitud máxima del potencial de acción según la intensidad de la corriente estimulante?
-La diferencia en la latencia se debe a que una mayor intensidad de corriente abre una mayor fracción de canales de sodio más rápidamente, lo que reduce la latencia. La diferencia en la amplitud máxima se debe a que con una corriente más intensa, se alcanza un mayor número de canales de sodio antes de que algunos comiencen a inactivarse, lo que resulta en un potencial de acción con una amplitud máxima ligeramente mayor.
¿Qué es el umbral y cómo se relaciona con la generación del potencial de acción?
-El umbral es la magnitud de corriente necesaria para gatillar un potencial de acción. Se define como el momento en que la corriente de sodio supera a la corriente de potasio presente en la célula, lo que permite la generación del potencial de acción.
¿Cómo varía el umbral de un potencial de acción según las condiciones dinámicas de una neurona?
-El umbral varía en una neurona dependiendo de las condiciones dinámicas, como la fracción de canales de sodio y potasio que están abiertos o cerrados en un momento dado, lo que puede hacer que el umbral cambie en respuesta a diferentes estímulos.
¿Qué sucede si la concentración de sodio externo cambia y cómo afecta esto a la generación del potencial de acción?
-Al cambiar la concentración de sodio externo, se afecta la fuerza electromotriz del sodio y, por lo tanto, la corriente de sodio que fluye a través de los canales abiertos. Esto puede resultar en un potencial de acción de menor magnitud o incluso en la imposibilidad de generar un potencial de acción si la concentración de sodio externo es demasiado baja.
¿Cómo se relaciona el potencial de equilibrio del sodio con la generación del potencial de acción y por qué es importante?
-El potencial de equilibrio del sodio es la diferencia de potencial a la que la concentración de sodio no genera una corriente nula. Es importante porque determina la fuerza con la que el sodio se mueve a través de los canales de sodio, lo que直接影响a si se alcanza el umbral y se genera un potencial de acción.
¿Cuál es la implicación de los canales de potasio en la generación del potencial de acción y cómo se ven afectados por el potencial de membrana?
-Los canales de potasio juegan un papel crucial en la repolarización del potencial de acción. A medida que el potencial de membrana cambia, la corriente de potasio también varía, lo que puede influir en si se alcanza el umbral y en la forma del potencial de acción generado.
Outlines
🔬 Dinámica del potencial de acción y estimulación neuronal
El primer párrafo explica cómo la dinámica del potencial de acción varía con la intensidad de la estimulación neuronal. Se describe cómo un potencial de acción no siempre se desencadena y depende de varios parámetros. Se utiliza un simulador para mostrar cómo la intensidad de la corriente influye en la latencia y en la magnitud del potencial de acción, y cómo esto se relaciona con la apertura de canales de sodio y su voltaje dependencia.
🌡️ Propiedades de los canales iónicos y su influencia en el potencial de acción
Este párrafo profundiza en cómo las propiedades de los canales iónicos, especialmente los de sodio, afectan la latencia y la amplitud máxima del potencial de acción. Se discute el concepto de umbral, que es la magnitud de corriente necesaria para desencadenar un potencial de acción, y cómo esta relación entre las corrientes de sodio y potasio es crucial. Además, se explora cómo la concentración de sodio externo puede influir en la capacidad de desencadenar un potencial de acción.
🌟 Efecto de la concentración de sodio en el potencial de acción
El tercer párrafo analiza cómo cambios en la concentración de sodio externo afectan el potencial de acción. Se muestra que con una concentración normal de sodio, un pulso de corriente puede desencadenar un potencial de acción, mientras que con una concentración alterada, el mismo pulso puede no ser suficiente. Se discute cómo esto se debe a cambios en el potencial de equilibrio de sodio y en la fuerza electromotriz, lo que afecta la capacidad de sodio para entrar en la célula y contrarrestar la corriente de potasio, lo que a su vez influye en si se alcanza o no el umbral para un potencial de acción.
Mindmap
Keywords
💡Potencial de Acción
💡Mecanismos Moleculares
💡Canales Iónicos
💡Intensidad de Estimulación
💡Latencia
💡Umbral
💡Concentración de Sodio
💡Potencial de Equilibrio
💡Gradiencia de Concentración
💡Forza Electromotriz
Highlights
El potencial de acción no es siempre idéntico y depende de varios parámetros.
La estimulación de una neurona con distintas intensidades muestra diferentes dinámicas del potencial de acción.
Un cambio de potencial no siempre resulta en un potencial de acción; puede ser un regreso lento al potencial de membrana.
La magnitud de la corriente influye en la latencia y en la forma del potencial de acción.
Se introduce el concepto de latencia como el tiempo entre la estimulación y el obtención del potencial de acción.
Una mayor fracción de canales de sodio se abre con un mayor pulso de corriente, lo que reduce la latencia.
El valor máximo del potencial de acción varía con la intensidad de la corriente y las propiedades de los canales iónicos.
La inactivación rápida de los canales de sodio afecta la conductancia máxima y el valor máximo del potencial de acción.
El umbral es la magnitud de corriente necesaria para gatillar un potencial de acción y depende de la relación entre las corrientes de sodio y potasio.
El umbral varía en una neurona y puede cambiar dependiendo de las condiciones dinámicas y la disponibilidad de canales de sodio y potasio.
La concentración de sodio externo afecta el potencial de membrana y la capacidad de gatillar un potencial de acción.
Cuando la concentración de sodio externo es menor, el potencial de membrana cambia menos y es menos probable que se alcance el umbral.
El potencial de equilibrio de sodio y su influencia en el potencial de membrana es clave para entender las diferencias en la respuesta a la estimulación.
La fuerza electromotriz del sodio y su relación con la concentración externa es fundamental para el potencial de acción.
La variación en la concentración de sodio externo puede explicar las diferencias en la amplitud máxima y la latencia del potencial de acción.
Los canales de sodio y potasio y sus propiedades son esenciales para entender la generación y la forma del potencial de acción.
Transcripts
[Música]
en los segmentos anteriores aprendimos
todo lo que teníamos que saber sobre el
potencial de acción es decir cuáles son
los mecanismos moleculares que dan
cuenta de cada uno de los distintos
segmentos que forman la curva del
potencial de acción sin embargo para
entender apropiadamente la dinámica del
potencial de acción vamos a revisar
ahora algunos conceptos importantes que
nos va a permitir entender mejor la
relación entre los canales el potencial
la corriente y las propiedades de los
neuronas y músculos
lo primero que quizá sería interesante
explorar es
cuáles son las consecuencias de
estimular una neurona con distintas
intensidades en el fondo esto nos va a
decir cierto que el comportamiento de un
potencial de acción no es siempre
idéntico sino que depende de varios
parámetros
en esta figura que fue tomada del
simulador que les presente la primera
diapositiva y que sobre el cual vamos a
volver al final muestra superimpuesto
los potenciales de acción simulados en
un programa
que en este caso es una acción de
calamar y donde cada gráfico representa
el potencial de acción que resulta de la
estimulación de corriente de distintas
intensidades
ustedes ven acá un potencial o el
potencial de membrana que resulta de una
estimulación de corriente de esta
duración y con una duración de 4 me
compete luego de 5 6 7 8 9 y 10 como
ustedes ven aquí hay algo interesante en
primer lugar con una estimulación de
corriente pequeña de cuatro micros pero
en este caso produce un cambio de
potencial pero este cambio de potencial
no resulta en un potencial de acción
sino que un regreso lento al potencial
de membrana es decir este pulso de
corriente como lo hemos visto antes no
siempre es capaz de gatillar un
potencial de acción
porque a veces puede gatillar y a veces
no lo vamos a ver en un minuto pero una
vez que gatilla el potencial de acción
la magnitud de la corriente va a
resultar en distintas dinámicas del
potencial de acción en el caso de una
corriente de ciclo 5 micro ampep este
potencial de acción tiene una curva
ascendente lenta que es más rápida para
seguir más rápido para 7 8 9 y 10 porque
un mayor pulso de corriente resulta en
un potencial de acción con menor
latencia y aquí introduciendo el
fenómeno o el concepto de latencia como
el tiempo entre que yo inicio ni
estimulación y obtengo el potencial de
acción aquí podemos mirar
a pic de cada una de las curvas como
referencia si ustedes se fijan en la
respuesta inicial de el pulso de
corriente mientras mayor es la corriente
el cambio de potencial de membrana que
gatilló con este pulso de corriente es
cada vez mayor
eso significa que al tiempo que está
indicado aquí por la línea amarilla para
distintos pulsos de corriente yo llegué
a diferentes valores del potencial de
membrana eso significa que la fracción
de canales de sodio que yo logró abrir
en cada uno de estos pulsos es distinto
porque mientras más rápido cambio el
potencial de membrana una mayor fracción
de canales de sodio se voltaje
dependiente se va a abrir entonces esta
diferencia de latencia se explican
porque mientras más mayor en la
intensidad del pulso de corriente mayor
fracción de canales de sodio voltaje
pendiente abro y por lo tanto inicio
esta avalancha más tempranamente
y eso es lo que explica de alguna manera
esta diferencia en latencia
noten ustedes que hay otro fenómeno
interesante el valor valor máximo del
potencial de acción se parece pero no es
idéntico el potencial de acción tiene un
máximo al valor cuando un impulso de
corriente es mayor porque cuando el
potencial de acción se establece en
forma más lenta el valor máximo es
ligeramente más pequeño que los otros
casos de nuevo esto es explicado por las
propiedades de los canales iónicos
aquellos canales de sodio que se han ido
abriendo durante este tiempo se van a
inactivar rápidamente de manera que
cuando alcance esta parte de la
avalancha de apertura de canales de
sodio una parte pequeña pero importante
de canales de sodio ya se van a ver in
activado por lo tanto la conductancia
máxima a los canales de esos de canales
de sodio que tengo en este momento
temporal va a ser ligeramente menor que
la cantidad máxima de canales de sodio
abiertos
por lo tanto mientras mayor es la
conductancia mayor corriente y más
cambio de voltaje
entender cómo opera el canal de sodio me
permite entender la diferencia de
latencia y también me permite entender
la diferencia de más amplitud máxima
qué pasa con el todo nada bueno esto no
cambia el todo nada se refiere
simplemente a la propiedad de los
potenciales de acción de que o se
gatillan con todo lo que puede hacer la
neurona o no se gatillan pero no
necesariamente que todos los potenciales
de acción sean idénticos en forma
la otra aspecto clave se refiere al
hecho de que yo puedo o no puedo
gatillar un potencial de acción y este
fenómeno lo conocemos con el umbral el
umbral es la magnitud de corriente que
yo puedo gatillar un potencial de acción
y en términos formales cuando ocurre eso
ocurre cuando la corriente de sodio
típicamente de sodio
y que yo por gatillo con un cambio de
potencial es mayor a la corriente de
potasio que está presente en la célula
si vuelvo a la figura anterior
noten ustedes que el potencial de
membrana que logre cambiar con cuatro
micro amper puede haber abierto canales
de sodio pero la conductancia el potasio
a ese valor de potencial de membrana es
menor
de lo que yo necesito para gatillar el
potencial de acción
definimos entonces umbral como una
relación de corrientes donde el umbral
va a hacer
el momento en el cual yo logro una
corriente de sodio que supera a la
corriente presente de potasio
el umbral no es un valor definido en una
neurona el valor va cambiando y puede
cambiar en una neurona dependiendo de
las condiciones dinámicas porque en cada
momento la fracción de canales de sodio
y canales de potasio que están abiertos
cerrados puede variar y eso hace que el
umbral varíe
pero lo que no varía es esta relación de
las corrientes
aquí se puede ver entonces cierto como
una corriente pequeña puede que no
gatilla el umbral cierto que no llegue
al umbral recuerden ustedes que cuando
ustedes cambian el potencial de membrana
pueden abrir canales de sodio pero
también están haciendo otro fenómeno
simultáneamente están alejando el
potencial de membrana el potencial de
equilibrio de sodio de manera que por
los mismos canales de reposo la
corriente de sodio de potasio quiero
decir aumenta solo por el hecho de haber
alejado el potencial de membrana de
potencial de equilibrio del potasio una
vez que uno alcanza el umbral en
principio la magnitud del potencial de
acción debiera ser relativamente similar
lo que cambiaría sería la amplitud
máxima y la latencia
ustedes podrán haber experimentado
quizás la complejidad de esta
explicación pero hasta el momento
solamente he echado mano a las
propiedades de los canales iónicos para
explicar fenómenos como umbral y
fenómenos como latencia fenómenos como
amplitud máxima todo se debe o explica
de nuevo en base a la disponibilidad y
los estados de estos tres tipos de
proteínas excepto en particular de las
voltajes dependientes porque las de
potasio
bolt está de reposo nunca cambia
veamos si te entendemos el potencial de
acción explorando nuestras predicciones
acerca de lo que debiera ocurrir si
cambiamos otros variables por ejemplo la
concentración de sodio externo
lo que se muestra en esta figura
nuevamente algo que ustedes pueden
simular directamente en su programa
es un ejemplo en el cual la
concentración de sodio se varía a
distintos valores en una célula en la
concentración de sodio externo entonces
en la curva superior es una curva con
concentración de sodio normal que son
440.000 molar en este caso recuerden un
axón de calamar de 340 2.40 o 140
al cambiar en la cantidad de sodio
externo un mismo pulso a la misma
membrana la misma célula le ocasiona
distintas respuestas
la pregunta es por qué son diferentes
porque el potencial de reposo es
distinto porque el cambio de voltaje es
distinto y porque los potenciales de
acción son un poco distinto
la primera cosa que tenemos que explicar
es por qué el potencial de membrana
cambia recuerden que el potencial de
membrana si bien es dependiente
mayoritariamente del potencial de
equilibrio del potasio el sodio también
contribuye y mientras menor es el
gradiente de sodio menor va a ser la
contribución el potencial de membrana
por lo tanto mientras más parecida es el
voltaje es el perdón mientras más
parecido es el concentración de sodio
adentro de afuera menos contribución va
a ser el potencial de membrana esto
explica por qué no partimos de los
mismos valores pero dado estos valores
porque en un caso donde la concentración
de sodio es normal afuera puedo
castellar un potencial de acción y no lo
puedo hacer cuando tengo la misma
cantidad de sodio dentro de afuera
porque cuando
en este caso cambio el potencial de
membrana abro canales de sodio pero
ahora el potencial de equilibrio de
sodio ya no está aquí arriba sino que ha
bajado considerablemente en el caso que
las concentraciones sean iguales el
potencial de equilibrio del sodio sería
cero en ese caso la aunque aumente la
permeabilidad al sodio la corriente de
sodio es pequeña porque la fuerza que
tiene sodio ahora para entrar es menor y
por lo tanto la corriente de sodio puede
no ser suficiente para contrarrestar la
corriente de potasio y por lo tanto no
llegó el umbral si mi corriente de pulso
es ahora el mismo pero mi gradiente en
mi fuerza electromotriz del sodio es
mayor si podría llegar a al umbral pero
obviamente en este caso la fuerza hace
que el corriente total de sodio sea
menor consiguientemente el valor máximo
del potencial de acción es menor y en la
medida que la fuerza con que el sodio
quiere entrar es mayor
el valor máximo del potencial de acción
también será mayor
nuevamente cada uno de estas curvas como
en los casos anteriores puede ser
explicados exclusivamente con las
consecuencias de 'la para el potencial
de membrana de los canales de sodio y de
potasio
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