¿Qué es el Potencial de Membrana en Reposo?

El potencial de membrana en reposo o potencial de reposo ocurre cuando la membrana de una neurona no está alterada por potenciales de acción excitatorios ni inhibitorios.

Se da cuando la neurona no está enviando ninguna señal, encontrándose en un momento de descanso. Cuando la membrana está en reposo, el interior de la célula tiene una carga eléctrica negativa en relación con el exterior.

Potencial de Membrana en Reposo

El potencial de membrana en reposo es de aproximadamente -70 microvoltios. Esto quiere decir que el interior de la neurona tiene 70 mV menos que la parte exterior. Además, en este momento existen más iones de sodio fuera de la neurona y más iones de potasio en su interior.

¿Qué significa potencial de membrana?

Para que dos neuronas intercambien información, es necesario que se den potenciales de acción. Un potencial de acción consiste en una serie de cambios en la membrana del axón (prolongación o “cable” de la neurona).

Estos cambios provocan que diversas sustancias químicas se trasladen desde el interior del axón hasta el líquido que está alrededor de éste, denominado líquido extracelular. El intercambio de estas sustancias produce corrientes eléctricas.

El potencial de membrana se define como la carga eléctrica existente en la membrana de las células nerviosas. En concreto, se refiere a la diferencia de potencial eléctrico que hay entre el interior y el exterior de la neurona.

El potencial de membrana en reposo implica que la membrana esté relativamente inactiva, descansando. No hay potenciales de acción que le afecten en ese momento.

Para estudiar esto, los neurocientíficos han utilizado axones de calamar por su gran tamaño. Para que te hagas una idea, el axón de esta criatura es cien veces mayor que el axón más grande de un mamífero.

Los investigadores colocan el axón gigante en un recipiente con agua de mar, por lo que éste puede sobrevivir un par de días.

Con el objetivo de medir las cargas eléctricas que produce el axón y sus características, se utilizan dos electrodos. Uno de ellos puede proporcionar corrientes eléctricas, mientras que otro sirve para registrar el mensaje del axón. Se utiliza un tipo de electrodo muy fino para evitar cualquier daño al axón, llamado microelectrodo.

Si se pone un electrodo en el agua de mar y otro insertado dentro del axón, se observa que el éste último posee una carga negativa respecto al líquido exterior. En este caso, la diferencia en la carga eléctrica es de 70 mV.

Esta diferencia se denomina potencial de membrana. Por eso es dice que el potencial de membrana en reposo de un axón de calamar es de -70 mV.

¿Cómo se produce el potencial de membrana en reposo?

Las neuronas intercambian mensajes por vía electroquímica. Esto significa que existen diversas sustancias químicas dentro y fuera de las neuronas que, cuando aumenta o disminuye su entrada en las células nerviosas, dan lugar a distintas señales eléctricas.

Esto ocurre porque dichos productos químicos poseen carga eléctrica, por eso se conocen como “iones”.

Los principales iones de nuestro sistema nervioso son el sodio, el potasio, el calcio y el cloro. Los dos primeros contienen una carga positiva, el calcio tiene dos cargas positivas y el cloro, una negativa. Sin embargo, también existen algunas proteínas en nuestro sistema nervioso cargados negativamente.

Por otro lado, es importante saber que las neuronas están limitadas por una membrana. Ésta permite que ciertos iones lleguen al interior de la célula y bloquea el paso a otros. Por eso se dice que es una membrana semi-permeable.

A pesar de que las concentraciones de los distintos iones se intentan equilibrar a ambos lados de la membrana, ésta sólo deja pasar a algunos de ellos a través de sus canales iónicos.

Cuando hay potencial de membrana en reposo, los iones de potasio pueden atravesar la membrana con facilidad. No obstante, en este momento los iones de sodio y de cloro tienen más dificultades para pasar. Al mismo tiempo, la membrana impide que las moléculas de proteínas cargadas negativamente salgan del interior de la neurona.

Además, también se pone en marcha la bomba de sodio-potasio. Se trata de una estructura que mueve tres iones de sodio al exterior de la neurona por cada dos iones de potasio que introduce en ella. Así, en el potencial de membrana en reposo se observan más iones de sodio en el exterior y más potasio dentro de la célula.

Alteración del potencial de membrana en reposo

No obstante, para que se envíen mensajes entre neuronas deben producirse cambios en el potencial de membrana. Es decir, debe alterarse el potencial de reposo.

Esto puede ocurrir de dos formas por despolarización o por hiperpolarización. A continuación, veremos que significa cada una de ellas:

Despolarización

Supongamos que en el caso anterior los investigadores coloquen un estimulador eléctrico en el axón que altere el potencial de membrana en un lugar concreto.

Como el interior del axón posee una carga eléctrica negativa, si se aplica una carga positiva en este lugar, se produciría una despolarización. Así, la diferencia entre la carga eléctrica del exterior y el interior del axón se reduciría, lo que significa que disminuiría el potencial de membrana.

En la despolarización, el potencial de membrana pasa a estar en reposo, a reducirse hacia cero.

Hiperpolarización

Mientras que, en la hiperpolarización se produce un aumento del potencial de membrana de la célula.

Cuando se dan varios estímulos despolarizantes, cada uno de ellos va cambiando el potencial de membrana un poco más. Cuando llega a cierto punto, éste puede invertirse de forma brusca. Es decir, el interior del axón alcanza una carga eléctrica positiva y el exterior se vuelve negativo.

En este caso, el potencial de membrana en reposo se sobrepasa, lo que significa que la membrana se encuentra hiperpolarizada (más polarizada de lo habitual).

Todo el proceso puede durar unos 2 milisegundos, y después el potencial de membrana regresa a su valor normal.

Este fenómeno de inversión rápida del potencial de membrana se conoce como potencial de acción, e implica la transmisión de mensajes por el axón hasta el botón terminal. El valor del voltaje que produce un potencial de acción se denomina “umbral de excitación”.

Referencias

  1. Carlson, N.R. (2006). Fisiología de la conducta 8ª Ed. Madrid: Pearson.
  2. Chudler, E. (s.f.). Lights, Camera, Action Potential. Recuperado el 25 de abril de 2017, de Faculty of Washington: faculty.washington.edu/,
  3. Resting potential. (s.f.). Recuperado el 25 de abril de 2017, de Wikipedia: en.wikipedia.org.
  4. The membrane potential. (s.f.). Recuperado el 25 de abril de 2017, de Khan Academy: khanacademy.org.

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