Potencial electrotónico

En fisiología, electrotonus se refiere a la propagación pasiva de la carga dentro de una neurona y entre células musculares cardíacas o células musculares lisas. Pasivo significa que los cambios dependientes del voltaje en la conducta de la membrana no contribuyen. Las neuronas y otras células excitables producen dos tipos de potencial eléctrico:

• Electrotónico potencial (o potencial calificado), un potencial local no propagado, resultante de un cambio local en la conducta iónica (por ejemplo, sináptico o sensorial que engendra una corriente local). Cuando se extiende a lo largo de un estiramiento de la membrana, se vuelve exponencialmente más pequeña (decremento).
• Medida potencial, un impulso propagado.

Los potenciales electrotónicos representan cambios en el potencial de membrana de la neurona que no conducen a la generación de nueva corriente mediante potenciales de acción. Sin embargo, todos los potenciales de acción comienzan mediante potenciales electrotónicos que despolarizan la membrana por encima del potencial umbral que convierte el potencial electrotónico en un potencial de acción. Las neuronas que son pequeñas en relación con su longitud, como algunas neuronas del cerebro, sólo tienen potenciales electrotónicos (se cree que las células amacrinas en forma de estrella de la retina tienen estas propiedades); Las neuronas más largas utilizan potenciales electrotónicos para desencadenar el potencial de acción.

Los potenciales electrotónicos tienen una amplitud que suele ser de 5 a 20 mV y pueden durar desde 1 ms hasta varios segundos. Para cuantificar el comportamiento de los potenciales electrotónicos existen dos constantes que se utilizan comúnmente: la constante de tiempo de membrana τ y la constante de longitud de membrana λ. La constante de tiempo de membrana mide la cantidad de tiempo que tarda un potencial electrotónico en caer pasivamente a 1/e o 37% de su máximo. Un valor típico para las neuronas puede ser de 1 a 20 ms. La constante de longitud de la membrana mide cuánto tarda un potencial electrotónico en caer a 1/e o 37% de su amplitud en el lugar donde comenzó. Los valores comunes para la constante de longitud de las dendritas son de 1 a 1 mm. Los potenciales electrotónicos se conducen más rápido que los potenciales de acción, pero se atenúan rápidamente, por lo que no son adecuados para la señalización a larga distancia. El fenómeno fue descubierto por primera vez por Eduard Pflüger.

Resumen

El potencial electrotónico viaja a través de la dispersión electrotónica, lo que equivale a la atracción de iones opuestos y la repulsión de iones con carga similar dentro de la celda. Los potenciales electrotónicos pueden sumarse espacial o temporalmente. La suma espacial es la combinación de múltiples fuentes de entrada de iones (múltiples canales dentro de una dendrita o canales dentro de múltiples dendritas), mientras que la suma temporal es un aumento gradual en la carga general debido a entradas repetidas en el mismo lugar. Debido a que la carga iónica entra en un lugar y se disipa en otros, perdiendo intensidad a medida que se propaga, la propagación electrotónica es una respuesta gradual. Es importante contrastar esto con la ley de todo o nada de propagación del potencial de acción a lo largo del axón de la neurona.

EPSP

El potencial electrotónico puede aumentar el potencial de membrana con carga positiva o disminuirlo con carga negativa. Los potenciales electrotónicos que aumentan el potencial de membrana se denominan potenciales postsinápticos excitadores (EPSP). Esto se debe a que despolarizan la membrana, aumentando la probabilidad de que se produzca un potencial de acción. Cuando se suman, pueden despolarizar la membrana lo suficiente como para empujarla por encima del potencial umbral, lo que luego provocará que se produzca un potencial de acción. Los EPSP a menudo son causados por la entrada de Na+ o Ca2+ a la célula.

IPSP

Los potenciales electrotónicos que disminuyen el potencial de membrana se denominan potenciales postsinápticos inhibidores (IPSP). Hiperpolarizan la membrana y dificultan que una célula tenga un potencial de acción. Los IPSP están asociados con la entrada de Cl− a la célula o con la salida de K+ de la célula. Los IPSP pueden interactuar con los EPSP para "cancelar" su efecto.

Transferencia de información

Debido a la naturaleza continuamente variable del potencial electrotónico frente a la respuesta binaria del potencial de acción, esto crea implicaciones sobre la cantidad de información que puede codificar cada potencial respectivo. Los potenciales electrotónicos pueden transferir más información en un período de tiempo determinado que los potenciales de acción. Esta diferencia en las tasas de información puede ser hasta casi un orden de magnitud mayor para los potenciales electrotónicos.

Teoría del cable

La teoría de cables puede ser útil para comprender cómo fluyen las corrientes a través de los axones de una neurona. En 1855, Lord Kelvin ideó esta teoría como una forma de describir las propiedades eléctricas de los cables telegráficos transatlánticos. Casi un siglo después, en 1946, Hodgkin y Rushton descubrieron que la teoría de los cables también podía aplicarse a las neuronas. Esta teoría tiene la neurona aproximada como un cable cuyo radio no cambia, y permite representarla con la ecuación diferencial parcial.

τ τ ∂ ∂ V∂ ∂ t=λ λ 2∂ ∂ 2V∂ ∂ x2− − V{displaystyle tau {frac {partial V}{partial #=lambda ^{2}{frac {partial ^{2}V}{partial ¿Qué?

donde V(x, t) es el voltaje a través de la membrana en un momento t y a posición x a lo largo de la neurona, y donde λ y τ son las escalas características de longitud y tiempo en las que esos voltajes decaen en respuesta a un estímulo. Con referencia al diagrama de circuito de la derecha, estas escalas se pueden determinar a partir de las resistencias y capacitancias por unidad de longitud.

λ λ =rmrl l {displaystyle lambda ={sqrt {frac {fn} {fn} {fn} {fn}} {fn} {fn}} {fnfn}} {fn}}} {fn}} {fn}}} {fnfn}} {fnfnf}}} {fnfnf}fnf}}}}}}}}}} {\\fn\\\fnfn\fnfnf}}}}}}}}}}}}\\\\\\fnf}}}}}}}}}}}}}\\\\\\\\\\\\\\fn\fnfn\fnfn}\\\\\\\\\\\fn}}}}}}} }

τ τ =rmcm{displaystyle tau = ¿Qué?

A partir de estas ecuaciones se puede entender cómo las propiedades de una neurona afectan la corriente que la atraviesa. La constante de longitud λ aumenta a medida que la resistencia de la membrana aumenta y la resistencia interna disminuye, lo que permite que la corriente viaje más abajo en la neurona. La constante de tiempo τ aumenta a medida que aumentan la resistencia y la capacitancia de la membrana, lo que hace que la corriente viaje más lentamente a través de la neurona.

Sinapsis de cinta

Las sinapsis de cinta son un tipo de sinapsis que se encuentra a menudo en las neuronas sensoriales y tienen una estructura única que las equipa especialmente para responder dinámicamente a las entradas de los potenciales electrotónicos. Se llaman así por un orgánulo que contienen, la cinta sináptica. Este orgánulo puede contener miles de vesículas sinápticas cerca de la membrana presináptica, lo que permite la liberación de neurotransmisores que pueden reaccionar rápidamente a una amplia gama de cambios en el potencial de membrana.