Toda actividad nerviosa funciona con éxito debido a la alternancia de fases de reposo y excitabilidad. Las fallas en el sistema de polarización interrumpen la conductividad eléctrica de las fibras. Pero además de las fibras nerviosas, existen otros tejidos excitables: endocrinos y musculares.
Pero consideraremos las características de los tejidos conductores y, utilizando el ejemplo del proceso de excitación de las células orgánicas, hablaremos sobre la importancia del nivel crítico de despolarización. La fisiología de la actividad nerviosa está estrechamente relacionada con los indicadores de carga eléctrica dentro y fuera de la célula nerviosa.
Si un electrodo se une a la capa externa del axón y el otro a su parte interna, entonces hay una diferencia de potencial. La actividad eléctrica de las vías nerviosas se basa en esta diferencia.
¿Qué es el potencial de reposo y el potencial de acción?
Todas las células del sistema nervioso están polarizadas, es decir, tienen una carga eléctrica diferente dentro y fuera de una membrana especial. La célula nerviosa siempre estásu membrana de lipoproteínas, que tiene la función de un aislante bioeléctrico. Gracias a las membranas se crea el potencial de reposo en la célula, necesario para su posterior activación.
El potencial de reposo se mantiene mediante la transferencia de iones. La liberación de iones de potasio y la entrada de cloro aumentan el potencial de reposo de la membrana.
El potencial de acción se acumula en la fase de despolarización, es decir, el ascenso de una carga eléctrica.
Fases del potencial de acción. Fisiología
Entonces, la despolarización en fisiología es una disminución en el potencial de membrana. La despolarización es la base para la aparición de la excitabilidad, es decir, el potencial de acción de una célula nerviosa. Cuando se alcanza un nivel crítico de despolarización, ni siquiera un estímulo fuerte es capaz de provocar reacciones en las células nerviosas. Al mismo tiempo, hay mucho sodio dentro del axón.
Inmediatamente después de esta etapa, sigue la fase de excitabilidad relativa. La respuesta ya es posible, pero solo ante una fuerte señal de estímulo. La excitabilidad relativa pasa lentamente a la fase de ex altación. ¿Qué es la ex altación? Este es el pico de excitabilidad del tejido.
Todo este tiempo los canales de activación del sodio están cerrados. Y su apertura ocurrirá solo cuando la fibra nerviosa esté descargada. La repolarización es necesaria para restaurar la carga negativa dentro de la fibra.
¿Qué significa el nivel crítico de despolarización (CDL)?
Entonces, la excitabilidad está en fisiologíala capacidad de una célula o tejido para responder a un estímulo y generar algún tipo de impulso. Como descubrimos, las células necesitan una cierta carga, la polarización, para funcionar. El aumento de carga de menos a más se denomina despolarización.
Después de la despolarización, siempre hay repolarización. La carga interna después de la fase de excitación debe volverse negativa nuevamente para que la celda pueda prepararse para la siguiente reacción.
Cuando las lecturas del voltímetro se fijan en 80, esta es la fase de descanso. Ocurre después del final de la repolarización, y si el dispositivo muestra un valor positivo (mayor que 0), entonces la fase de repolarización inversa se acerca al nivel máximo: el nivel crítico de despolarización.
¿Cómo se transmiten los impulsos de las células nerviosas a los músculos?
Los impulsos eléctricos que han surgido durante la excitación de la membrana se transmiten a lo largo de las fibras nerviosas a gran velocidad. La velocidad de la señal se explica por la estructura del axón. El axón está parcialmente envuelto por una vaina. Y entre las áreas mielinizadas hay nódulos de Ranvier.
Gracias a esta disposición de la fibra nerviosa, la carga positiva alterna con la negativa, y la corriente de despolarización se propaga casi simultáneamente a lo largo de todo el axón. La señal de contracción llega al músculo en una fracción de segundo. Un indicador como el nivel crítico de despolarización de la membrana significa la marca en la que se alcanza el potencial de acción máximo. Después de la contracción muscular, comienza la repolarización a lo largo de todo el axón.
¿Qué está pasando?durante la despolarización?
¿Qué significa un indicador como el nivel crítico de despolarización? En fisiología, esto significa que las células nerviosas ya están listas para funcionar. El correcto funcionamiento de todo el órgano depende del cambio normal y oportuno de las fases del potencial de acción.
El nivel crítico (LLC) es de aproximadamente 40–50 Mv. En este momento, el campo eléctrico alrededor de la membrana disminuye. El grado de polarización depende directamente de cuántos canales de sodio de la célula estén abiertos. La celda en este momento aún no está lista para una respuesta, pero acumula un potencial eléctrico. Este período se denomina refractariedad absoluta. La fase dura solo 0,004 s en las células nerviosas y en los cardiomiocitos - 0,004 s.
Después de pasar un nivel crítico de despolarización, se establece la superexcitabilidad. Las células nerviosas pueden responder incluso a la acción de un estímulo subumbral, es decir, un efecto relativamente débil del entorno.
Funciones de los canales de sodio y potasio
Entonces, un participante importante en los procesos de despolarización y repolarización es el canal iónico de la proteína. Averigüemos qué significa este concepto. Los canales iónicos son macromoléculas de proteínas ubicadas dentro de la membrana plasmática. Cuando están abiertos, los iones inorgánicos pueden pasar a través de ellos. Los canales de proteínas tienen un filtro. Solo el sodio pasa por el conducto de sodio, solo este elemento pasa por el conducto de potasio.
Estos canales controlados eléctricamente tienen dos puertas: una es de activación, tiene la capacidad de pasar iones, la otrainactivación En un momento en que el potencial de membrana en reposo es de -90 mV, la puerta se cierra, pero cuando comienza la despolarización, los canales de sodio se abren lentamente. Un aumento en el potencial conduce a un cierre brusco de las válvulas del conducto.
El factor que afecta la activación de los canales es la excitabilidad de la membrana celular. Bajo la influencia de la excitabilidad eléctrica, se lanzan 2 tipos de receptores de iones:
- comienza la acción de los receptores de ligando - para canales quimiodependientes;
- Señal eléctrica aplicada para canales operados eléctricamente.
Cuando se alcanza un nivel crítico de despolarización de la membrana celular, los receptores dan una señal de que todos los canales de sodio deben cerrarse y los canales de potasio comienzan a abrirse.
Bomba de sodio y potasio
Los procesos de transferencia del impulso de excitación a todas partes tienen lugar debido a la polarización eléctrica que se lleva a cabo debido al movimiento de los iones de sodio y potasio. El movimiento de los elementos se produce sobre la base del principio del transporte activo de iones: 3 Na+ hacia el interior y 2 K+ hacia el exterior. Este mecanismo de intercambio se llama bomba de sodio-potasio.
Despolarización de cardiomiocitos. Fases del latido del corazón
Los ciclos de contracción cardíaca también están asociados con la despolarización eléctrica de las vías de conducción. La señal de contracción siempre proviene de las células SA ubicadas en la aurícula derecha y se propaga a lo largo de las vías de Hiss hacia los haces de Torel y Bachmann hacia la aurícula izquierda. Los procesos derecho e izquierdo del haz de Hiss transmiten la señal a los ventrículos del corazón.
Las células nerviosas se despolarizan más rápido y transmiten la señal debido a la presencia de la vaina de mielina, pero el tejido muscular también se despolariza gradualmente. Es decir, su carga cambia de negativa a positiva. Esta fase del ciclo cardíaco se llama diástole. Aquí todas las células están interconectadas y actúan como un solo complejo, ya que el trabajo del corazón debe coordinarse tanto como sea posible.
Cuando se produce un nivel crítico de despolarización de las paredes de los ventrículos derecho e izquierdo, se genera una liberación de energía: el corazón se contrae. Todas las células se repolarizan y se preparan para otra contracción.
Depresión Vérigo
En 1889, se describió un fenómeno en fisiología, que se llama depresión católica de Verigo. El nivel crítico de despolarización es el nivel de despolarización en el que todos los canales de sodio ya están inactivados y los canales de potasio funcionan en su lugar. Si el grado de corriente aumenta aún más, la excitabilidad de la fibra nerviosa se reduce significativamente. Y el nivel crítico de despolarización bajo la acción de los estímulos se sale de escala.
Durante la depresión de Verigo, la velocidad de excitación disminuye y, finalmente, desaparece por completo. La célula comienza a adaptarse cambiando las características funcionales.
Mecanismo de adaptación
Sucede que bajo algunas condiciones, la corriente despolarizante no cambia durante mucho tiempo. Esto es característico de las fibras sensoriales. Un aumento gradual a largo plazo de tal corriente por encima de la norma de 50 mV conduce a un aumento en la frecuencia de los pulsos electrónicos.
En respuesta a tales señales, elconductividad de la membrana de potasio. Se activan los canales más lentos. Como resultado, surge la capacidad del tejido nervioso para repetir respuestas. Esto se llama adaptación de las fibras nerviosas.
Al adaptarse, en lugar de una gran cantidad de señales cortas, las células comienzan a acumularse y emiten un solo potencial fuerte. Y los intervalos entre dos reacciones aumentan.
