Pensé que la corriente implicaba un flujo de electrones, pero leí que en las neuronas solo hay flujo iónico a través de la membrana. ¿Existe realmente una corriente que fluye a través de una neurona?

Answer 1

¡Resulta que este es un tema muy interesante! La señal que se propaga a lo largo de una neurona, un potencial de acción o un “pico”, se entiende mejor como una fluctuación de voltaje en lugar de una corriente . Las corrientes que contribuyen a la dinámica de los potenciales de acción fluyen a través de la membrana de la neurona, no a lo largo de ella.

Aquí hay un diagrama de Wikipedia que demuestra maravillosamente la propagación de un potencial de acción. Como señaló, los iones fluyen a través de la membrana, ya sea dentro o fuera de la célula. Pero la dirección del potencial de acción es desde el cuerpo celular (el soma) hasta el final del axón (el botón). Esto se debe a que lo que se propaga es una diferencia de voltaje, no una corriente per se. Las aberturas y cierres de los canales iónicos están influenciados por el voltaje, y a su vez afectan el voltaje. Entonces, lo que viaja por el axón es una fluctuación de voltaje que cambia rápidamente, no una corriente de electrones o iones. Otra forma de verlo es pensar en la fluctuación de voltaje como desencadenando cambios en las conductancias activas (abriendo y cerrando canales iónicos) a medida que se propaga. Estas conductancias determinan la naturaleza del flujo iónico a través de la membrana.

Se podría decir que los iones fluyen “perpendiculares” a la fluctuación de voltaje. Este es realmente un muy buen punto que planteaste: ¡me llevó mucho tiempo entender esto cuando era un estudiante graduado!

Esta es la ecuación del modelo de Hodgkin-Huxley para el voltaje de una neurona:

Gobierna los cambios de voltaje y corriente en un punto particular de la membrana. La teoría del cable gobierna cómo este tipo de fluctuación se propaga a lo largo de los compartimentos de la célula.

Entonces, la señal que se propaga a través de una neurona sigue siendo una señal eléctrica, pero es muy diferente de una corriente que viaja a través de un cable. En un cable, los portadores de carga (electrones) viajan paralelos (o antiparalelos) a la dirección del flujo de la señal.

Para resumir, un potencial de acción requiere diferencias de corriente y voltaje, pero estrictamente hablando, la señal que se propaga a lo largo de la neurona es una fluctuación de voltaje no lineal, no una corriente de portadores de carga. Los portadores de carga (iones) fluyen principalmente a través de la membrana de acuerdo con la dinámica compleja de los canales iónicos dependientes de voltaje. Los iones en su mayor parte no viajan a lo largo del axón sino a través de la membrana.

Ver también: Señalización neuronal

Nota: Los potenciales de acción son distintos de los potenciales de campo locales, por lo que la electroencefalografía (EEG) mide algo diferente.

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La corriente puede involucrar cualquier partícula cargada positiva o negativamente, o portador de carga. De modo que los electrones, protones, iones e incluso los “agujeros de electrones” pueden transportar corriente.

La dirección del flujo de corriente se basa en una convención arbitraria: es opuesta a la dirección del flujo de carga negativa.

Imagen de Wikipedia: corriente eléctrica

(Esta respuesta ha sido editada significativamente en función de los comentarios que aclararon la pregunta).

Answer 2

Respuesta corta.

Sí, realmente hay corriente que fluye a través de una neurona. El flujo neto de portadores cargados (electrones, protones, aniones, cationes, etc.) hacia una determinada dirección constituye una corriente eléctrica (corriente para abreviar). En lo que respecta a las neuronas, puede haber flujo iónico neto (corriente) a través de la membrana (corriente transmembrana), dentro de la neurona o axoplasma (flujo de corriente longitudinal) y fuera de la neurona (flujo de corriente extracelular).

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Respuesta larga.

Las respuestas de Yohan John et al son bastante detalladas y estoy seguro de que cubrieron todas las bases. Todo lo que necesito hacer es agregar un poco de glaseado al pastel.

Concepto clave : un cambio en el potencial de membrana (potencial a través de la membrana celular: dentro – fuera por convención) puede abrir ciertos canales de iones activados por voltaje y dar como resultado un flujo neto de iones a través de la membrana, en el citoplasma, a través de la membrana nuevamente y en el espacio extracelular. La corriente fluye en un “bucle”.

Fuente: Universidad de Chicago.

Se inicia un cambio en el potencial de membrana ∆Vm (despolarización o hiperpolarización) en algún sitio de la membrana celular y este cambio se extiende a otras partes de la membrana, pasiva o activamente. Dos modelos son esenciales para comprender la propagación del potencial de membrana.

1. El modelo de cable nos ayuda a comprender el mecanismo de propagación pasiva del potencial de membrana, un proceso denominado conducción electrotónica. En este modelo, la estructura celular en consideración (por ejemplo, dendrita o axón) se trata como un cable eléctrico y su membrana se modela como un circuito equivalente. El modelo de cable más simple es un circuito RC paralelo con una resistencia de resistencia fija que representa canales de iones de fuga en la membrana.

Para analizar las propiedades pasivas de la membrana (a menudo llamadas propiedades del cable), se inyecta una cantidad fija de corriente dentro de la célula y se mide el cambio en el potencial de membrana ∆Vm. Debido a que la corriente fluye fuera del sitio de inyección y se escapa de los canales de iones de fuga, ∆Vm disminuye con el tiempo y la distancia desde el sitio de inyección. El tiempo que tarda ∆Vm en descomponerse por un factor e (e ~ 2.72) es la constante de tiempo de membrana (simbolizada como τ) y la distancia desde el sitio de inyección actual donde ∆Vm decae por un factor e es la constante de espacio de membrana ( simbolizado como λ). Tanto τ como λ se expresan en una sola ecuación de cable. Las propiedades del cable de la membrana permiten que el potencial de membrana se extienda a distancias cortas con una alta velocidad (aproximadamente la velocidad de la luz multiplicada por la permitividad relativa del medio).

2. El modelo de Hodgkin-Huxley aclara cómo los mecanismos activos interactúan con las propiedades pasivas de la membrana para producir el potencial de acción . Para modelar el potencial de acción, se agrega un elemento “activo” (un circuito RC paralelo con una resistencia de resistencia variable) al elemento puramente “pasivo” del modelo de cable. La resistencia de resistencia variable representa canales de iones activados por voltaje.

Interacción de las propiedades activas y pasivas de la membrana: los procesos pasivos son los descritos anteriormente (modelo de cable). A medida que la corriente fluye pasivamente fuera del sitio de inyección, ∆Vm en las regiones adyacentes cambia y da como resultado la activación de canales iónicos activados por voltaje. La apertura del canal aumenta la conductancia de ciertos iones y genera corrientes de iones de novo (como si la corriente se inyectara nuevamente). Las corrientes generadas aumentan el yingVm en descomposición (un proceso de amplificación). La interacción entre los procesos electrotónicos pasivos y los procesos regenerativos activos se repite a lo largo de la membrana , da lugar a ∆Vm que se propaga a largas distancias sin disminuir la amplitud. Este es un potencial de acción. ∆Vm podría aumentarse hasta que alcance un valor máximo, entonces esta amplitud máxima se propaga a lo largo de la proyección como un ∆Vm no decreciente con velocidad finita en el rango de 5 a 120 metros por segundo.

Tenga en cuenta que el trazado ∆Vm anterior se registra extracelularmente y está “idealizado” para que parezca más intuitivo (por lo que puede relacionarlo con el trazado pasivo ∆Vm anterior). El seguimiento del potencial de acción que se muestra en la mayoría de los libros se registra intracelularmente (convención de entrada y salida) y se muestra como gráficos de ∆Vm vs tiempo; El ∆Vm tendrá un aumento más pronunciado (pico) y una caída algo más lenta hacia la línea de base. Solo tengo que mencionarlo para evitar confusiones.

Answer 3

La corriente fluye en gran medida a lo largo de la membrana en forma de iones, como sodio, potasio, etc., especialmente alrededor del cuerpo celular y la protuberancia del axón, el “sumidero” de carga principal de la neurona que actúa como el área desencadenante de los impulsos nerviosos. Los bucles de corriente que rodean el cuerpo celular y el árbol dendrítico se extienden bastante espacialmente. Se pueden visualizar utilizando el método de densidad de fuente actual. Una matriz de electrodos, generalmente colocada en una fila, se coloca sobre el cuerpo de la celda y el potencial eléctrico local se registra durante un pequeño intervalo de tiempo y la primera derivada de la señal se representa como un código de color. Por lo general, se superpone una imagen de la histología. Se ven geniales.

Answer 4

La corriente es el flujo de carga eléctrica, que es tanto el movimiento de electrones como de iones en solución. Por ejemplo, la corriente medida a través de la membrana celular que está asociada con potenciales de acción en las neuronas es el flujo neto de cationes de sodio y potasio a través de canales activados por voltaje, no el flujo de electrones.

Answer 5

En una biomembrana, cada canal que está presente a través de la membrana se considera una celda eléctrica cuya fem es igual al potencial de equilibrio del ion que transmite, cuyo flujo es la corriente a través de la celda y la bicapa lipídica se convierte en un condensador bastante Me gusta esto….

Answer 6

Es mejor pensarlo como una ola de carga que fluye por el axón. Las partículas cargadas entran y salen de la célula para despolarizar partes de ella en cualquier momento dado (también vale la pena enfatizar que es una onda de despolarización que se propaga, lo que significa que es una ola de carga “positiva” (en realidad, menos negativa) que se lava la célula, que generalmente está polarizada (con carga negativa)).

es como cuando la gente hace la “ola” en un estadio: la gente no se levanta y corre alrededor del estadio, la ola simplemente se propaga a través de la multitud.