El Impulso Nervioso: Fundamentos de la Comunicación Neuronal

¿Qué es el Impulso Nervioso?

Cuando una célula nerviosa es estimulada adecuadamente, se produce una onda de actividad eléctrica que progresa a lo largo de la neurona sin decremento. Este fenómeno es conocido como impulso nervioso o potencial de acción.

Potencial de Membrana en Reposo y Polarización

La membrana neuronal en reposo mantiene una diferencia de potencial entre su interior y exterior. Esto significa que la membrana está polarizada, con una carga negativa en el interior y positiva en el exterior.

• Diferencia de potencial: La diferencia de potencial entre el interior y el exterior de la membrana en reposo es de aproximadamente -70 mV.
• Propiedades de la membrana: Esta diferencia de potencial depende de la permeabilidad selectiva a los iones y del transporte activo de los mismos.

Componentes Químicos y Gradientes Iónicos

Los principales componentes químicos que predominan dentro y fuera de la membrana son:

• Exterior: Iones de sodio (Na+) y cloro (Cl-).
• Interior: Iones de potasio (K+).

El potasio (K+) tiende a salir de la célula de acuerdo con su gradiente de concentración, difundiendo pasivamente a través de la membrana desde el sitio de mayor al de menor concentración.

Gradientes de Concentración y la Bomba de Sodio-Potasio

El gradiente de concentración del K+ predomina sobre el gradiente eléctrico, lo que provoca que el K+ pase constantemente hacia el exterior a través de la membrana. Para mantener el equilibrio y la diferencia de potencial, interviene la bomba de sodio-potasio (Na+/K+ ATPasa):

• La bomba transporta activamente los iones K+ hacia el interior de la célula.
• Simultáneamente, expulsa los iones Na+ hacia el exterior una vez que han penetrado en la célula.

Despolarización y Umbral

La despolarización se produce cuando los estímulos generan cambios en el potencial de reposo de la membrana, haciendo que el interior se vuelva menos negativo o incluso positivo.

El umbral es la intensidad mínima que debe tener un estímulo para ser efectivo y desencadenar un impulso nervioso.

Periodo Refractario

Después de un impulso nervioso, la neurona entra en un periodo refractario, durante el cual queda inexcitable para cualquier tipo de estímulo, asegurando la dirección unidireccional del impulso y limitando su frecuencia.

La Sinapsis: Conexión y Comunicación Neuronal

¿Qué es la Sinapsis?

La sinapsis es la zona especializada en la que dos neuronas entran en contacto para transmitir información.

Componentes de la Estructura Sináptica

La estructura de una sinapsis típica incluye:

• Membrana presináptica: La membrana de la neurona que transmite la señal.
• Espacio sináptico: La hendidura entre las dos neuronas.
• Membrana postsináptica: La membrana de la neurona que recibe la señal.

Tipos de Sinapsis

Existen diferentes tipos de sinapsis, clasificadas según las partes de las neuronas que se conectan:

• Axodendríticas: Entre el axón de una neurona y las dendritas de otra.
• Axosomáticas: Cuando las terminaciones axónicas se relacionan con el cuerpo (soma) de otra neurona.
• Axoaxónicas: En el caso de que el axón de una neurona haga contacto con el axón de otra.

Sinapsis Química

En la sinapsis química, la transmisión del impulso nervioso se lleva a cabo por medio de sustancias químicas, conocidas como neurotransmisores, cuya acción determina el efecto que el impulso nervioso tendrá en la neurona postsináptica.

Neurotransmisores: Mensajeros Químicos del Cerebro

Acetilcolina (ACh)

• Función: La acetilcolina es fundamental en los movimientos musculares y en funciones cognitivas.
• Composición: Está compuesta por colina (una sustancia derivada del desglose de los lípidos) y acetato (un anión que se encuentra en el vinagre).
• Sistemas colinérgicos: Las neuronas colinérgicas se distribuyen en tres sistemas principales:
  • Dorsolateral de la protuberancia: Responsables de producir muchas de las características del sueño REM.
  • Prosencéfalo basal: Implicadas en la activación de la corteza cerebral y la facilitación del aprendizaje.
  • Septum medial: Controlan los ritmos electrofisiológicos del hipocampo y modulan sus funciones.
• Moduladores de liberación: Dos compuestos que afectan la liberación de ACh son la toxina botulínica (inhibe la liberación) y el veneno de la araña viuda negra (promueve la liberación).
• Degradación: La enzima acetilcolinesterasa degrada la ACh, produciendo colina y acetato.

Monoaminas

Las monoaminas son una clase de neurotransmisores que incluyen:

• Adrenalina
• Noradrenalina
• Dopamina
• Serotonina

Dopamina

• Función: Produce potenciales postsinápticos tanto excitatorios como inhibitorios, dependiendo del tipo de receptor postsináptico. Está implicada en el placer, la recompensa, la motivación y el control motor.
• Sistemas dopaminérgicos: Las neuronas dopaminérgicas se distribuyen en tres sistemas principales:
  • Sistema nigroestriatal: Implicado en el control del movimiento.
  • Sistema mesolímbico: Relacionado con la recompensa y el placer.
  • Sistema mesocortical: Asociado a funciones cognitivas superiores.
• Enfermedad asociada: La degeneración de las neuronas dopaminérgicas en el sistema nigroestriatal causa la enfermedad de Parkinson.

Noradrenalina (NA)

• Biosíntesis: El compuesto AMPT, que previene la conversión de tirosina a L-DOPA, bloquea la producción de noradrenalina, así como de dopamina.
• Función principal: Es un neurotransmisor clave en el sistema nervioso neurovegetativo y en la regulación del estado de alerta y el ánimo.

Serotonina

• Función: Interviene en la regulación del estado de ánimo, el control de la ingesta de alimentos, el sueño, el nivel de activación y la regulación del dolor.
• Precursor: Su precursor es el aminoácido triptófano.
• Distribución: Las neuronas serotoninérgicas se encuentran distribuidas en 9 conglomerados, la mayoría de ellos localizados en los núcleos del rafe del mesencéfalo, protuberancia y bulbo raquídeo.
• Fármacos inhibidores de recaptación: Fármacos como la fluoxetina (Prozac) y la fenfluramina inhiben la recaptación de serotonina, aumentando su disponibilidad en el espacio sináptico.

Aminoácidos Neurotransmisores

Los principales aminoácidos que actúan como neurotransmisores son:

• Glutamato
• Ácido gamma-aminobutírico (GABA)
• Glicina

Glutamato

• Función: Es el principal neurotransmisor excitatorio del encéfalo y la médula espinal, crucial para el aprendizaje y la memoria.
• Producción: Se produce en los procesos metabólicos de las células.
• Tipos de receptores: Los principales tipos de receptores para el glutamato son:
  • El receptor NMDA
  • El receptor AMPA
  • El receptor cainato
  • Los receptores metabotrópicos glutamatérgicos

Ácido Gamma-aminobutírico (GABA)

• Función: Es el principal neurotransmisor inhibitorio del encéfalo, reduciendo la excitabilidad neuronal.
• Producción: Se produce a partir del ácido glutámico por la acción de una enzima que elimina un grupo carboxilo.

Glicina

• Función: Parece ser un neurotransmisor inhibitorio en la médula espinal y las zonas más inferiores del encéfalo.

Péptidos Neurotransmisores

Los péptidos consisten en dos o más aminoácidos unidos por enlaces peptídicos, y muchos de ellos actúan como neurotransmisores o neuromoduladores en el sistema nervioso.

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