Mielina y velocidad

La creación de diferencias de potencial eléctrico es una capacidad de todas las células. Consiste en una cosa muy sencilla: colocar más cargas eléctricas a un lado de la membrana que al otro. Así es como se consigue energía en muchas células. Así es, p.ej., como logran fabricar ATP. Se puede obtener la capacidad de separar cargas mediante luz solar (fotótrofos) o compuestos químicos capaces de oxidarse quimiótrofos. Es el objetivo de la nutrición. Facilitar energía de algún modo para que pueda terminar en cargas separadas a uno y otro lado de la membrana. Lo que la convierte en un condensador. Es decir, es un dispositivo capaz de convertir la diferencia de potencial en alguna clase de trabajo. Como escribir en un blog o leer en un blog.

Otra cuestión es mover esa diferencia de potencial. Hacer que se vaya a otro sitio una vez creada. Eso sólo lo saben hacer las neuronas. Sólo ellas saben conducir electricidad. A larga distancia, quiero decir. Sin pérdida. En cualquier dirección y a velocidad regulada, que puede ser constante si se desea, o variable si es más apropiado.

Las neuronas son nuestro circuito eléctrico porque mueven diferencias de potencial creadas en un sitio hasta otro distinto.

En realidad son distintas de los cables eléctricos que hay en tu casa. Esos conducen electrones. Las neuronas conducen con iones. Son cosas diferentes. Pero la electricidad es la misma.

¿Cómo lo logran? Pues no es especialmente difícil de entender. Verás, lo primero es crear una diferencia de potencial. Se puede hacer porque el líquido extracelular y el intracelular tienen distintas cantidades de iones, especialmente K+, Na+ y Cl. Y eso es así porque la membrana no los deja pasar con la misma facilidad. Y también porque cuenta con una bomba de achique, que está funcionando siempre. La de K+/Na+. Que con gasto de ATP, de energía química, expulsa tres iones de sodio e introduce dos de potasio. Que es e trabajo que más energía consume en todo tu cuerpo. Entre un 25% y un 50% de todo tu ATP. De esta forma, una neurona, con su bomba K/Na funcionando siempre, cada día, cada hora, cada minuto de tu vida, logra una diferencia de potencial de unos -50-100 mV. Se llama potencial de reposo porque es el que existe si no hay estimulación de la neurona. No parece gran cosa esa cantidad. Pero es lo que te permite pensar, sentir, etc. En una neurona, cifras de -70 mV son muy habituales.

A continuación hay que crear un cambio en la diferencia de potencial. Tampoco es difícil. Las membranas cuentan con puertas para iones. Si las abren, los iones entran a chorro. Se llaman canales iónicos. Así, las neuronas cuentan con canales para el sodio. En realidad, su nombre completo es canal del sodio dependiente de voltaje. Su apertura altera el potencial normal que te contaba antes. Lo reduce. Lo que crea se llama potencial local por despolarización.

Ahora viene el problema. Esos potenciales locales no bastan, son muy pequeños. Se tienen que convertirse en algo más. Se tienen que sumar y producir una señal más fuerte que ponga en marcha la conducción eléctrica. Se puede lograr por estimulación repetida de los canales en un punto, lo que aumenta mucho la cantidad la cantidad de sodio ahí, o por estimulación simultánea de varios puntos cercanos. La cuestión es que si se alcanza un umbral, un valor de diferencia de potencial, de no retorno, se pone en marcha un nuevo mecanismo, el potencial de acción. Y eso no es otra cosa que la carga positiva producida por la entrada de sodio abre más canales de sodio, con lo cual entra más sodio. Se trata de una retroalimentación positiva que continúa hasta un tope, de unos +45 mV. El sodio abre el paso a más sodio.

Ahora veremos lo que pasa con ese potencial de acción, con esa carga de +45 mV creada. Pero antes, hay un problema. Si el sodio provoca la entrada de más sodio, ¿cómo se para esto?.

Porque los canales de sodio tienen dos puertas, la exterior y la interior. Es como una doble ventana. De la que te he hablado hasta ahora era de la puerta exterior del canal. No he dicho nada de la interior porque estaba abierta. Pero al alcanzar el tope de +45 mV (o menos, depende de la neurona), la puerta interior se cierra. Se acabó el sodio. Es verdad que la puerta exterior sigue abierta, pero como la interior se ha cerrado, no hay más paso.

¿Y cómo vuelve la neurona a cargarse, a sus -70 mV? Pues con dos trabajos. Uno, expulsando potasio (K+). Con canales de potasio que se abren al alcanzar los +45 mV (o la cantidad umbral que tenga cada neurona). Eso quita cargas positivas. El segundo trabajo consiste en cambiar K+ que ha salido por el Na+ que entró. Y eso lleva un tiempo. Milisengudos, vale, pero un tiempo. Durante ese ratillo, la neurona no puede funcionar. Está descargada. Y se llama periodo refractario. Da igual que le mandes estímulos. Está descargada. Hasta que se haya intercambiado el K+ exterior por el Na+ interior.

Canal de sodio dependiente de voltaje

Volvamos al potencial de acción. A esos +45 mV (más o menos) que se han creado en un lugar de la membrana de la neurona. El objetivo es hacer viajar esa carga hasta un extremo de la célula llamado botón sináptico. Y que allí haga algo, provoque un cambio. Pues no es difícil. Bueno, sí si lo que se quisiera es mover las cargas, los iones sodio del interior y los iones cloro que se han acercado por el exterior de la membrana, atraídos por los sodios. Mover iones es lento. Pero hay un truco. ¿Recuerdas que los iones sodio promovían la apertura de canales para el sodio? Ese es el mecanismo de propagación. Y también sirve para dirigir el potencial de acción hacia delante en la neurona. Porque los canales de sodio de que el potencial de acción ha dejado atrás están en periodo refractario. Es decir, con la puerta de dentro cerrada. Y esa puerta no la abren los iones sodio. Sólo abre la puerta exterior.

Bueno, es una manera de viajar. Pero es lenta. Porque al otro lado de la membrana, junto a las cargas positivas de los iones sodio, se van acumulando cargas negativas de iones cloro. Y eso frena un poco la velocidad del proceso. Una fibra de este tipo (se llaman amielínicas, luego te explico el nombre), si es fina, conduce a una velocidad de 0,5 m/s, más o menos.

Hay dos soluciones para ir más rápido. Una es hacer la célula más gruesa, aumentar el diámetro del nervio. Y así, al aumentar el volumen respecto a la superficie, puede haber más movilidad por el interior de la célula, separados de la membrana, de los iones sodio, con lo que logran mayor alcance.

Fibra miel?nicaOligodendrocito

La otra solución es mejor. Logra velocidades de hasta 100 m/s. Consiste en hacer más gruesa la membrana para dejar más lejos a los iones cloro del exterior. En realidad, es enrollar sobre la neurona a otra célula que es casi toda ella membrana. Enrollar varias veces, dándole la vuelta. Se llama célula de Schwan y forma lo que se denomina vaina de mielina. Y no es una única célula. Son varias que dejan entre ellas pequeños huecos, llamados nódulos de Ranvier. Que están a distancias buenas para que los iones sodio que se han acumulado en un nódulo estimulen los canales iónicos del siguiente. Así, el impulso nervioso se propaga a saltos.

El número de vueltas que dé la capa de mielina alrededor del axon también importa. La manera de optimizar la velocidad es que haya una relación de 0,6 entre el diámetro del axon y el de la mielina.

La mielina es tan importante que si se deteriora esa envuelta del nervio pueden surgir diversas y graves enfermedades. Como la esclerosis múltiple.

Además, otra característica, es que las neuronas pueden ajustar su velocidad para responder a los estímulos más o menos rápido, adaptándose así mejor al entorno.

15 Replies to “Mielina y velocidad”

  1. Salustra

    Mi duda es, sobre Potencial de Membrana pero en especial en Neuronas.

    PUES GRACIAS. Y UN SALUDO DESDE MEXICO.
    Y FELICIDADES POR EL BLOG ESTA SUPER BIEN, UN GRAN TRABAJO!!!!

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  2. José Luis Castillo

    No sé si te puedo contar algo más de lo que viene en el blog. Verás,
    en todas las células hay potencial de membrana. Esa es la diferencia
    entre las cargas de fuera y las de dentro. Pero en las neuronas pasan
    cosas especiales. Tres cosas especiales. Una, que se puede cambiar el
    potencial de membrana en sitios concretos (bueno, eso no es tan
    especial, eso ocurre en otras células). Eso se llama despolarización
    de la membrana. Dos, que esos cambios, esas despolarizaciones, si son
    suficientes, puede provocar otro cambio en el potencial de membrana,
    un cambio que no es como el anterior, como vas a ver en seguida. Y
    tres, que ese cambio secundario, provocado por el primario, se puede
    mover. Y se llama potencial de acción.

    Te lo resumo y casi te lo repito.

    En las neuronas, puede haber cambios puntuales, locales, de la
    polaridad de la membrana. De las cargas. Cambios provocados por otras
    neuronas.

    Esos cambios se puede sumar y, si dan suficiente, producir un segundo
    cambio de la carga. Pero que es especial.

    Ese segundo cambio de la carga, que se llama potencial de acción, se
    mueve. Se desplaza hacia el otro extremo de la neurona. Es una carga
    eléctrica y la neurona funciona como un cable que la lleva al otro
    extremo. Allí, en el extremo, en el botón sináptico, provocará una
    descarga de sustancias químicas. Sustancias que inducirán, en otra
    neurona, cambios locales, llamados despolarizaciones de la membrana.

    Y así sucesivamente, hasta llegar la información (la electricidad) a
    su sitio. Que puede ser un músculo o un órgano endocrino.

    Espero haber sido útil.

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  3. Lilian Valenzuela

    Hola buenas tardes.
    Me pasó en clases que un alumno me preguntó si el periodo refractario relativo era lo mismo que el potencial de reposo. Inmediatamente dije que no pues en el primero actuaba la bomba de sodio y potasio para recuperar los niveles de estos iones en el espacio intra y extra celular, y en el segundo la célula está lista para iniciar un nuevo impulso nervioso. Pero luego me quedó la duda. Las imagenes de células en ambos periodos son iguales y comprendo su confusión.

    ¿Qué me puede decir respecto a ello? ¿Cómo puedo explicar estos dos conceptos de manera aislada si aparentemente resultan ser uno sólo?

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  4. José Luis Castillo

    ¡Hola!

    Yo creo que es lo mismo, pero visto desde diferentes puntos de vista. El potencial de reposo es un estado. Un valor que se capta, un instante. Como una foto. Es una situación. Mientras que el periodo refractario forma parte de un proceso. Es un momento de recuperación, de frenado de la señal y e decidir si hay que mandar otra. Como un vídeo.

    El periodo refractario sería el interruptor bajado que yo estoy mirando y que voy a encender y el potencial de reposo una foto de ese interruptor bajado.

    Al menos, así lo veo yo…

    ¡Un saludo!

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  5. TATIANA MARIA GONZALES DURAN

    HOLA MI PREGUNTA ES QUE CUALES SON LOSANIMALES QUE TIENEN LA CAPACIDAD DE PRODUCIR DIFERENCIA DE POTENCIAL, NO ME HA QUEDADO CLARO SI ES EN TODO ANIMAL QUE POSEE MENBRANA

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  6. José Luis Castillo

    ¡Hola Tatiana!

    Bueno, todo animal tiene células, luego todo animal tiene membranas en sus células. Si lo que preguntas es si tiene membrana externa, no, la piel no funciona como una membrana exactamente.

    Un saludo.

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  7. leticia paredes

    Buenas tardes Jose Luis, su artículo es muy interesante, aunque no conozco mucho del tema, llegue a el porque quisiera ayudar a una amiga que padece esclerosis múltiple.

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  8. Natalia

    Hola Jose Luis!
    … Bueno, no es mas este mensaje para felicitarte y darte las gracias, estudio medicina, voy en 3cer semestre y esta semana tengo mi primer examen parcial de fisiología y gracias a tu excelente forma de explicar pareciera que tengo una especie de película relacionando todos los conceptos dentro de mi cabeza!!! genial tu blog!!! creo que ya tengo un 5 asegurado en mi examen… muchas gracias y de nuevo felicitaciones

    Un gran saludo!!

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  9. sandra

    buenas soy mama de un niño de 3 años y medio,el tiene retraso psicomotor,hace un mes le hicieron su segunda rmn de la cabeza y sale que que tiene lesiones secuelares de una antigua isquemia y que no se descarta retaso de la mielinizacion,todo esto no salia en la primera rmn cuando el niño tenia un año,me puedes explicar que significa esto la verdad que con lo que me conto su neurologa no me entere muy bien

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    • José Luis Castillo

      ¡Hola Sandra!

      Yo creo que esas preguntas siempre hay que dirigirlas al profesional que se ocupe del caso. Insístele hasta que comprendas suficientemente su significado, porque seguro que es importante para que podáis comunicaros. A mí me es imposible, lo siento.

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  10. Jeannette

    Hola doctor castillo quiero hacer una consulta a mi esposo le detectaron mielina desminiluzamye y eso perjudicó su vista del ojo derecho, yo quiero saber si la mielina puede reestructurarse di hay algo que ayudé a que mi marido vuelva a ver normal

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