Excitabilidad      Capacidad de responder a estímulos adecuados. Estímulo?? Todas las células responden???? Que estructura celular es responsable de la excitabilidad???. Que característica de la MP es fundamental para que responda? Potenciales bioeléctricos    Los potenciales bioeléctricos se generan a nivel de las membranas biológicas de las células. Las neuronas posee una fina “nube” de iones positivos en el exterior y negativos en el interior que se extienden a lo largo de la superficie de la membrana. En condición de reposo, la MP presenta polaridad eléctric denominada Potencial de membrana o de reposo (PR) POTENCIAL DE REPOSO Génesis del potencial de reposo 1º causa: velocidad diferencial en la difusión de iones      La concentración de potasio es mayor en el interior celular La membrana es muy permeable al potasio (100 veces más que al sodio) El potasio difunde desde el interior al exterior Los iones de sodio se encuentran más concentrados fuera de la célula, ingresan por difusión, lo hacen en menor grado. Se genera un déficit de cargas positivas en el interior celular. Exterior Interior K 5 mEq/l K 141 mEq/l Na 147 mEq/l Na 10 mEq/l  La salida de K por difusión del interior celular arrastra otros iones con carga contraria, ejemplo cloruros, fosfatos, sulfatos y proteínas cargadas negativamente, todo esto refuerza la carga eléctrica negativa interna. ----------CO3, CL; PO4; aniones 2º causa: Transporte activo (Bomba Na/K) 3 2    La situación (electronegatividad interior) se mantiene por la actividad de la Bomba de Na-K, que saca 3 iones Na e ingresa 2 iones K en forma permanente. Se refuerza así el potencial eléctrico negativo interior, se dice entonces que la membrana se encuentra polarizada (PR). El número de iones responsables del PR es minúsculo en relación al total de iones de la célula y la diferencia es apreciable solamente a nivel de la membrana. Resumen PR o P. membrana    Cuando una célula no recibe estímulos, se dice que se encuentra en reposo y su interior está negativamente cargado con relación al exterior. En la célula no excitada, este potencial se llama potencial de reposo y en las neuronas es de aproximadamente (-70 mv, -90mv) La MP está polarizada Volvamos al concepto de excitabilidad!!  1. 2. 3. 4. 5.  Capacidad de responder a estímulos adecuados Estímulos químicos (ácidos, bases, altas concentraciones salinas, neurotransmisores) Estímulos mecánicos (presión, pinchazo) Estímulos eléctricos (inducción de corriente, PA) Estimulación sonora. Estimulación lumínica. Estímulo adecuado: estímulo umbral También hay estímulos, subumbrales y supraumbrales. Estímulo umbral Al cambio mínimo que es capaz de producir modificaciones en la permeabilidad de la membrana y generar una respuesta o un PA    Intensidad o magnitud (mV, decibeles etc.) Duración (mseg) Velocidad de cambio (brusquedad) POTENCIAL DE ACCIÓN Génesis del Potencial de acción (PA)   Cuando una célula en reposo recibe un estímulo umbral, la membrana responde con modificaciones en sus proteínas canales permitiendo la entrada masiva de sodio y por tanto se modifica el PR. El potencial de membrana se invierte. El interior se hace positivo respecto al exterior. Se dice entonces que la membrana se despolariza, esta despolarización se traslada punto a punto a toda la membrana y es un potencial propagado (PA) Despolarización y propagación   La despolarización en una zona particular de las neuronas, se propaga por la MP y ese potencial propagado es el PA (en las células nerviosas “impulso nervioso”, información) PA se propaga por el axón hasta el teledendrón y esto tiene el efecto de liberar neurotrasmisores que intervienen en la sinapsis.  Un PA se inicia con un cambio rápido desde un potencial negativo de reposo a un potencial positivo (despolarización), y finaliza con un cambio igualmente rápido,regresando al potencial negativo (repolarización) Velocidad del PA   La velocidad de conducción del PA en las fibras nerviosas varía desde 0.50 metros/seg. en las fibras más finas y desmielinizadas hasta 100 metros/seg. en las fibras de mayor calibre y mielinizadas. La velocidad de conducción es mayor en fibras de mayor diámetro y mielinizadas ya que la conducción es saltatoria, por la presencia de la vaina de mielina que recubre los axones. Propagación del PA esclerosis múltiple     Enfermedad de origen inflamatorio desmielinizante. Típica de adultos jóvenes y afecta más a las mujeres que a los hombres. El sistema inmune está implicado en la patogenia de la enfermedad. La anatomía patológica muestra multitud de áreas desmielinizadas denominadas placas, en el SNC. En las etapas tempranas, la pérdida del recubrimiento mielínico puede llegar a repararse, pero con el tiempo y a medida que la inflamación se cronifica los oligodendrocitos no son capaces de remielinizar. Puede afectar a cualquier región del SNC por tanto, los síntomas y signos que se derivan de la enfermedad son extremadamente variables y aparecen en brotes o progresan lentamente a lo largo del tiempo. Por el momento no tiene cura, existe medicación eficaz para tratar síntomas. Resumen PA    Con un estímulo adecuado, los canales de sodio se abren y el sodio ingresa en forma masiva a la célula. El PR cambia aproximadamente desde -90 mv a +30 mv, y la neurona se despolarizada. Este cambio breve del potencial de membrana se llama potencial de acción (impulso nervioso) y tiene un sentido centrifugo en las neuronas. Desde el cono axonal se descarga el PA luego de que en el soma se realiza la sumación (computador analógico) que integra los mensajes excitatorios e inhibitorios de diferentes sinapsis. Principio del todo o nada       La neurona (en condiciones de normalidad) responde o no lo hace frente a un estímulo particular. Si el estímulo es de intensidad inferior al umbral (subumbral) no se produce potencial de acción. Incrementos adicionales de intensidad del estímulo (estímulos supraumbrales) no producen aumento en el potencial de acción. El PA es una respuesta del tipo todo o nada y se dice que las neuronas obedecen a la “ley del todo o nada” Cuando la despolarización alcanza los -55 mV (zona de disparo), la neurona descarga el potencial de acción. Para una neurona particular, la intensidad del potencial de acción desencadenado siempre será la misma. Fases del Potencial de acción     1. período de latencia (despolarización lenta, respuestas locales, reversibles) 2. nivel de descarga o umbral (trigger zone) 3. potencial de espiga o de acción (despolarización rápida, irreversible) 4. Repolarización Períodos refractario Absoluto     En el PRA la membrana es inexcitable. La duración del PRA varía según el tipo de células. Se corresponde con la despolarización y el primer tercio de la repolarización. Las células con PRA muy cortos (1 mseg) pueden responder con frecuencias altas (neuronas).   En la fibra muscular cardiaca el PRA dura 250 milisegundos (es un tiempo relativamente largo), aunque las frecuencia sea alta, el músculo no responde. Esto evita que el músculo cardíaco se tetanice (contraiga sostenidamente). Períodos refractario relativo   En el PRR la excitabilidad depende de la intensidad del estímulo que es aplicado, ya que sólo algunos canales para sodio están activos, el estímulo debe ser supraumbral, para que la célula responda. El PRR ocupa los dos tercios restantes de la respolarización. Estudios de la excitabilidad     Actualmente se realiza el estudio de la excitabilidad de diferentes tejidos, los estímulos usados son generalmente eléctricos. Con el avance de la electrónica y la computación se pueden manejar con gran exactitud los parámetros de un estímulo, los estímulos son inocuos y los efectos reversible. La intensidad umbral varía con la duración del estímulo de manera inversa. Usando estímulos umbrales se pueden construir las curvas Intensidad vs. Duración y obtener datos de cronaxia y reobase que dan cuenta de la excitabilidad de ese tejido. Curva de intensidad/duración   REOBASE: Intensidad de un estímulo para provocar una respuesta cuando el tiempo de aplicación del estímulo es muy largo. CRONAXIA: Tiempo que debe durar un estímulo para provocar una respuesta cuando la intensidad es el doble de la reobase. Cronaxias cortas indican más excitabilidad En el esquema “a” representa: 1. 2. 3. 4. El potencial de acción La despolarización de la membrana El potencial de reposo 1 y 2 son correctas SINAPSIS Sinapsis excitatoria e inhibitoria Exocitosis en la sinapsis Acción de neurotransmisores (NT)      Luego de atravesar la hendidura sináptica el neurotransmisor entra en contacto con la membrana postsináptica, la cual presenta receptores que se unen al neurotransmisor. La unión NT-Receptor permiten que se abran canales iónicos. Los receptores sólo responden a un cierto neurotransmisor, de modo que funcionan como "cerraduras" químicas esperando por su llave. Las sinapsis pueden ser excitatorias o inhibitorias. En las sinapsis excitatorias se produce una despolarización en la M. postsinática En las sinapsis inhibitorias se produce una hiperpolarización de la M. postsináptica Neurotransmisores    Sustancias químicas sintetizadas por la neuronas que actúan a nivel de la sinápsis. En el SNP son característicos: Acetil colina y noradrenalina. En el SNC además de las anteriores se describen decenas de sustancias entre otras: neurotransmisores    Los neurotransmisores son sintetizados en el soma neuronal La síntesis de los NT se produce a partir de sustancias conocidas como precursores. Las vesículas con NT son transportadas desde el soma hasta el teledendrón, por el interior del axón (microtubulos) Liberación de neurotransmisores (NT)   Las vesículas sinápticas liberan los NT que contienen cuando el potencial de acción se propaga por la membrana del axón. La despolarización de la membrana presináptica causa que los canales de calcio se abran y el calcio del exterior pase al interior del botón sináptico. La concentración iónica de calcio en el citoplasma del botón axonal es muy pequeña, alrededor de los 0.0002 mM, pero puede alcanzar niveles tan altos como 0.3 mM, suficiente como para que la vesículas descarguen los NT en un proceso llamado exocitosis que requiere ATP. Neurotransmisores    La dopamina y la serotonina son dos neurotransmisores fundamentales en el SNC y ambos desempeñan funciones relacionadas a las emociones. La existencia de una cantidad escasa de dopamina en áreas del cerebro puede ocasionar síntomas como: ausencia de emociones y pérdida de la vitalidad y de la motivación. La serotonina se halla disminuida en algunos tipos de depresión (mayor).    Algunas investigaciones indican que los síntomas de la esquizofrenia se producen cuando se altera la concentración de dopamina (aumento) en ciertas áreas del cerebro, lo que puede ocasionar síntomas como alucinaciones y delirios. Los síntomas de la enfermad de Parkinson están causados por un déficit de producción de dopamina. El neuropéptido Y (NPY) ha sido asociado con varios procesos fisiológicos cerebrales, incluyendo la regulación del balance energético (anorexia), la memoria, el aprendizaje.