Potencial de acción

Sinónimos

Impulso nervioso, potencial de excitación, pico, onda de excitación, potencial de acción, excitación eléctrica

definición

El potencial de acción es un cambio breve en el potencial de membrana de una célula de su potencial de reposo. Se utiliza para transmitir excitación eléctrica y, por tanto, es elemental para la transmisión de estímulos.

fisiología

Para comprender el potencial de acción, primero se debe observar el Potencial de reposo tomar conciencia de una celda. Cada célula excitable en estado de reposo tiene una. Es creado por el Diferencia a cargo entre el interior y el exterior del Membrana celular y depende de la celda respectiva qué tan alto sea. Como regla general, los valores fluctúan entre -50 mV y -100 mV. La mayoría de las células nerviosas tienen un potencial de reposo de -70mV, lo que significa que en el estado de reposo el interior de la membrana celular está cargado negativamente en comparación con el exterior de la membrana celular. Ahora veremos el desarrollo de un potencial de acción utilizando una célula nerviosa. Aquí los potenciales de acción provocan una rápida Conducción de excitación en el cuerpo a largas distancias.

Posición inicial

La célula tiene un potencial de membrana en reposo, que se mantiene mediante la bomba de sodio-potasio.

Fase de iniciación

Una excitación, provocada por un estímulo, llega a la célula. El interior de la célula se vuelve más positivo debido a la entrada de iones de sodio. Si se excede un determinado valor umbral (en el caso de células nerviosas aprox. - 50 mV) se activa un potencial de acción. Esto funciona de acuerdo con el "principio de todo o nada". Eso significa que no existe "un pequeño potencial de acción", ya sea que surja o no. La forma del potencial de acción es siempre uniforme después de que se excede el valor umbral, independientemente de la fuerza del estímulo.

Despolarización

Si se excede el valor umbral, muchos canales de sodio en la membrana celular se abren de una sola vez y muchos iones de sodio fluyen hacia el interior de la celda desde el exterior a la vez. La celda se vuelve positiva en el interior con hasta aproximadamente +20 a + 30 mV. Este evento también se conoce como "propagación" o "sobreimpulso".

Repolarización

Una vez que se alcanza el máximo de propagación, los canales de sodio comienzan a cerrarse nuevamente. Para ello, se abren los canales de potasio, con lo que los iones de potasio cargados positivamente salen de la célula y el interior de la célula se vuelve más negativo de nuevo.

Hiperpolarización

Como resultado de la repolarización, el potencial de reposo generalmente no se alcanza al principio y puede alcanzar valores de hasta - 90 mV, por ejemplo en el caso de una célula nerviosa con un potencial de reposo de -70 mV. Esto también se denomina pospotencial hiperpolarizante. Surge del hecho de que los canales de potasio se cierran más lentamente y, por lo tanto, fluyen más iones de potasio cargados positivamente fuera de la célula.

A continuación, la bomba de sodio-potasio restaura la proporción original, que utiliza energía para transportar tres iones de sodio fuera de la célula y, a cambio, dos iones de potasio al interior de la célula.

La llamada fase refractaria también es importante para el potencial de acción. Surge del hecho de que los canales de sodio están inactivos durante un breve período de tiempo después de que se ha activado el potencial de acción. Por lo tanto, no se puede activar ningún potencial de acción adicional durante el "período refractario absoluto" y un potencial de acción adicional solo se puede activar de manera limitada durante el "período refractario relativo".

Un potencial de acción dura aproximadamente 1-2 milisegundos en las células nerviosas. En una célula del músculo cardíaco, puede ser incluso de varios cientos de milisegundos.

Potencial de acción en el corazón

La base de la estimulación eléctrica en el corazón es el llamado potencial de acción.Representa el cambio biológicamente limitado en el tiempo en un voltaje eléctrico a través de la membrana celular, que termina en una acción muscular, en este caso el latido del corazón. Con una duración de alrededor de 200 a 400 milisegundos dependiendo de la frecuencia cardíaca respectiva, es decir, el número de latidos por minuto, es decir Potencial de acción en el corazón por más tiempo que la de un músculo esquelético o una célula nerviosa. Esto protege al corazón de la sobreexcitación.

A partir de un cierto potencial de reposo, un voltaje básico de alrededor de menos 90 milivoltios, que se aplica a las membranas de las células, el potencial de acción atraviesa el corazón. cuatro fases de formación de excitación. Los diferentes canales de iones trabajan juntos para cambiar el voltaje eléctrico en el exterior de las celdas. Se trata principalmente de proteínas de transporte que se encuentran en la piel de las células y transportan varias partículas cargadas muy pequeñas a través de su membrana. Esto hará que el el voltaje eléctrico en la celda cambia y así formó el potencial de acción en el corazón.

En el primera fase, la llamada Fase de despolarización, aumenta la capacidad de transportar partículas de sodio cargadas positivamente. Estos ahora fluyen hacia el interior de las células y conducen a una Aumento de la tensión desde aproximadamente menos 90 milivoltios hasta más 30 milivoltios.

Al cambiar la carga eléctrica al rango positivo, se vuelven específicos Canales de calcio en el corazón abierto. Entonces se trata de uno Entrada de partículas de calcio a las células del corazón.. Estas segunda fase representa el duradero típico del corazón Fase de meseta Aquí es donde se lleva la excitación e impide, entre otras cosas, la entrada de potenciales de acción adicionales superfluos. Asegura la capacidad de bombeo controlada del corazón y protege contra las arritmias cardíacas.

En el tercera fase, la Fase de repolarización, el voltaje eléctrico regresa lentamente en la dirección del potencial de reposo de menos 90 milivoltios. Debido a un proceso que consume energía, al contrario del gradiente de concentración por encima de la celda, la afluencia se activa Partículas de sodio al exterior y emanó Partes de potasio regresan a la célula transportado. Y esto hasta que el potencial de reposo original se haya estabilizado nuevamente. La célula ahora está lista para un nuevo potencial de acción.

Potencial de acción en el nódulo sinusal

El origen de la excitación del potencial de acción en el corazón se encuentra en el llamado Nódulo sinusal. Esto se encuentra en la aurícula derecha cerca de la confluencia de la vena cava superior, que transporta la sangre desde la circulación sistémica superior al corazón.

El nodo sinusal consta de células musculares modificadasque crean los potenciales de acción necesarios para la excitación. Forman así el natural Marcapasos de nuestro corazón. Estas son células rápidamente excitables con una frecuencia natural de alrededor de 60 a 80 latidos por minuto. Esta frecuencia natural se puede registrar en forma de pulso.

A partir de ahí, el potencial de acción resultante sigue su curso a través de ciertas estructuras anatómicas para provocar una contracción, un latido, en los músculos activos del corazón. El número de latidos por minuto se puede adaptar a la carga de la persona. La Simpático, un sistema nervioso autónomo que es especialmente importante al aumentar carga se activa, conduce a un aumento en los potenciales de acción entrantes.
¿Será lo contrario, el llamado Sistema nervioso parasimpático activado, especialmente en Periodos de descanso del cuerpo juega un papel, el número de potenciales de acción hacia el corazón se estrangula. Los latidos del corazón se ralentizan. También Medicamento y el propio cuerpo Hormonas, como la adrenalina, afectan este sistema.