Papel de la despolarización en el potencial de acción
La generación del potencial de acción (PA) —un cambio breve en la diferencia de potenciales— es imposible sin la despolarización. Este proceso se desarrolla en varias etapas:
- Despolarización lenta. Ante la acción de un estímulo, se abren los canales de sodio lentos. Los iones de sodio comienzan a penetrar gradualmente en el interior de la célula, reduciendo su carga negativa.
- Despolarización rápida. Tan pronto como la carga alcanza el nivel crítico de despolarización (NCD), se activa la ley del «todo o nada». Se abren en avalancha todos los canales de sodio rápidos dependientes de voltaje. El sodio se precipita en un flujo masivo hacia la célula, aportando cargas positivas.
- Inversión de carga (overshoot). El potencial de membrana cruza el valor cero (despolarización completa). El medio interno de la célula se vuelve positivo en relación con el externo. Este es el pico de excitación.
Posteriormente, para restablecer el balance iónico inicial tras finalizar todas las fases del PA, entra en funcionamiento activo la bomba de sodio-potasio, que bombea el sodio ingresado de vuelta al medio extracelular.
Respuesta local y transmisión sináptica
No toda estimulación conduce a un pico (spike) completo. Si el estímulo es débil (subumbral), se produce únicamente una reducción parcial y reversible del potencial de membrana: la respuesta local. En este caso, la excitabilidad del tejido aumenta localmente y las respuestas son capaces de sumarse.
En las contactos interneuronales, este proceso se manifiesta como un potencial postsináptico excitador (PPSE):
- El mediador liberado abre canales poliselectivos.
- Debido a la gran diferencia entre el potencial de reposo y el potencial de equilibrio para el sodio, la corriente entrante de sodio supera significativamente a la corriente saliente de potasio.
- Se produce una despolarización local con una amplitud de tan solo 2–10 mV.
Un PPSE aislado nunca alcanza el NCD. El sentido fisiológico de este fenómeno radica en que la neurona actúa como un analizador: recopila señales de múltiples células. Solo si la sumación espacial o temporal de los PPSE resulta ser lo suficientemente intensa, la célula generará un impulso nervioso.
Despolarización postpotencial y excitabilidad
Una vez que la célula recupera su carga (supera la fase de repolarización), puede observarse una despolarización postpotencial (potencial postpotencial negativo). En esta fase inconstante, la permeabilidad de la membrana al potasio disminuye ligeramente y el retorno al estado basal se ralentiza.
El nivel de despolarización determina estrictamente la excitabilidad actual del tejido:
| Fase del proceso | Periodo de excitabilidad | Característica |
|---|---|---|
| Despolarización rápida y pico | Período refractario absoluto | El tejido es completamente inexcitable, los nuevos estímulos son ignorados |
| Despolarización posfase | Periodo supernormal | La excitabilidad está aumentada, la respuesta es posible incluso ante estímulos débiles |
Inhibición por despolarización
Paradójicamente, la despolarización puede conducir no solo a la excitación, sino también a su supresión. La inhibición persistente por despolarización surge cuando la frecuencia de las señales entrantes es demasiado alta.
El mecanismo de este proceso biológico activo está relacionado con la acumulación del neurotransmisor excitador. Debido a esto, la membrana no puede regresar al estado de reposo. La diferencia entre la carga actual de la membrana y el nivel crítico de despolarización aumenta. Como resultado, se desarrolla un estado similar a la acomodación o al parabiosis: la célula pierde la capacidad de generar nuevos potenciales de acción.
Es fácil recordar la relación entre las fases y los iones mediante una asociación: Despolarización = Descenso del sodio Dentro (al interior de la célula). La célula «se despierta» y se excita. Por su parte, la Repolarización = Retirada del potasio (sale al exterior), y la célula vuelve al reposo.
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué es el nivel crítico de despolarización (NCD)?
Es el valor umbral del potencial de membrana (habitualmente un desplazamiento del 20–30% desde el nivel de reposo) al alcanzarse el cual se abren en avalancha los canales de sodio y se genera un potencial de acción completo.
¿En qué se diferencia la despolarización local del potencial de acción?
La despolarización local (respuesta local) surge en respuesta a estímulos subumbrales, su amplitud depende de la fuerza del estímulo y es capaz de sumarse. El potencial de acción obedece a la ley del «todo o nada» y siempre se propaga a lo largo de la membrana.
¿Puede la despolarización causar inhibición?
Sí, existe la inhibición por despolarización. Se desarrolla con una frecuencia alta de estimulación, cuando un exceso de neurotransmisor impide que la membrana se repolarice, bloqueando la generación de nuevos impulsos.
Qué más repasar sobre el tema
- Fases de repolarización e hiperpolarización postpotencial
- Funcionamiento de la bomba de sodio-potasio
- Potencial postsináptico inhibidor (PIPS)
- Mecanismos de inhibición por estabilización e hiperpolarización
- La ley del «todo o nada» en tejidos excitables
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