Fina

Un trozo de axón (3 o 4cm) en el que se introducen dos electrodos, uno induce una diferencia de potencial y el otro de registro. El triangulo inferior simplifica un amplificador, el superior un comparador frente a un voltaje impuesto: Si las dos entradas son iguales, el potencial de salida es 0V, si las dos entradas difieren, inyecta una corriente para mantener el voltaje impuesto. La corriente inyectada es justo la que pasaba por la membrana, imponiendo o fijando así el voltaje.

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Podemos comparar los resultados (registros) de los experimentos de membrana sobre la que se inducen pulsos frente a los resultados en experimentos de voltaje impuesto. En estos segundos se impone una diferencia de potencial durante el tiempo que queramos y se mide la corriente que atraviesa la membrana. El registro presenta dos picos correspondientes con la carga y descarga del condensador.
Una vez cargado, cesa la corriente capacitiva quedando, a partir de entonces, la corriente que va a circular únicamente por la resistencia.

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Analizando los resultados: Al principio el imponer un voltaje, median dos picos correspondientes a la corriente inyectada para vencer la carga y para vencer la descarga.
La corriente de fuga es la corriente pasando por los canales siempre abiertos (generalmente de potasio).
Cuanta mayor despolarización, mayor corriente. Al alcanzar determinado nivel (de despolarización), se daba algo imprevisible. Cuando el nivel era próximo a la corriente de fuga, se registraban unas deflexiones nuevas hacia dentro y cara a fuera. Esto se explicaba con los valores de apertura de los canales (ver página 28 ) al producir una despolarización.
Se presentaba una corriente iónica de entrada que al poco desaparecía y era sustituida por una corriente de salida.
Encontraron que cuando del medio extracelular se retiraba el sodio desaparecía la corriente cara abajo quedando solo la que era hacia arriba. A la inversa, al retirar el potasio quedaba solo la corriente cara abajo. Existían entonces dos corrientes mediadas por especies iónicas distintas.
El siguiente paso fue el uso de venenos selectivos. Uno de ellos, la TTX (extraído del pez globo) inhibía la corriente de entrada pero no tocaba la corriente de salida. Sin embargo, son un veneno de síntesis, eliminaban la corriente de sodio. Marcando radiactivamente los venenos y radiografiando el axón después de su uso encontraron que se situaban en lugares distintos de la membrana celular.

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A partir de la ley de Ohm se calcula esta regla, donde el paréntesis (Vm – Ek+) es la diferencia entre el potencial de equilibrio y el potencial transmembrana. Entonces, la fuerza impulsora de los iones es la distancia entre el potencial transmembrana y el potencial de equilibrio. (Si la presión dentro de un recinto es igual a la presión fuera del recinto, al abrir una puerta que los comunica, no aparecen corrientes).
EK+ es la ecuación del potencial de Nernst. Vm es el potencial transmembrana impuesto.
gr es la conductancia (el inverso de la resistencia); gr = 1/R
Sabiendo la concentración de las especies iónicas intracelular y extracelular despejamos.
Por este método calcularon la conductancia al potasio y al sodio.

Las gráficas dicen tres cosas muy importantes:
Las curvas representan la conductancia de determinado voltaje impuesto. Cuanta mayor despolarización, mayor conductancia. Esto es, canales que se abren debido a la despolarización o voltaje dependientes.
Las dos concentraciones aumentan de forma distinta. En caso del K+ aumenta cuando hay despolarización.
Los del Na+ se abren, pero se inactivan antes de que acabe la despolarización. Se quedan refractarios (no responde al estímulo)
Cuando la conductancia al Na+ es máxima la del potasio está empezando. Su cinética es distinta (velocidad de apertura).

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Permiten identificar como es y como ocurre el potencial de acción (espiga). Son todos iguales dentro de un mismo axón.
En el segmento inicial aparece una despolarización debido a los neurotransmisores. Si alcanzan determinado nivel, abren canales de sodio. Entra carga positiva produciendo mayor despolarización y reaccionan en cadena hasta que se cierran de forma brusca todos los canales abiertos.
El potencial transmembrana al aumentar la permeabilidad al sodio se desplaza próximo al potencial de equilibrio del sodio. Mientras tanto, los canales de potasio también se están abriendo pero con un determinado retraso. Los canales de sodio se abren muy rápido pero se inactivan y se cierran bruscamente. El potencial transmembrana se desplaza al valor de equilibrio del potasio, por debajo del valor inicial, en hiperpolarización. Los canales se cierran y el potencial vuelve a -60mV de forma que se acaba la espiga (de entre 1 y 3ms).

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Este mismo ciclo lo podemos ver de forma esquemática de forma que siempre retorna al principio. El potencial transmembrana (-60mV) pasa por un segmento inicial de despolarización con apertura de canales de sodio, una hiperpolarización en sentido contrario (-90mV) con la apertura de canales de potasio y finalmente con el cierre de los canales una vuelta al valor inicial.

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[Fotocopia del libro: Boron]
Se explica como se transmite el potencial de acción en una fibra mielinizada y no mielinizada.
En la fibra mielinizada, en los nodos de Ranvier por Kirchhoff la corriente que entra sale, de forma que produce despolarización en el siguiente nodo que implica abrir canales regenerando la señal.
Con una visión más profunda analizamos que la corriente no se dirige únicamente cara adelante por el conductor, si no que también retrocede. Las intensidades que retornan van a producir corrientes de salida por los canales abiertos (las corrientes de fuga) generalmente de potasio y algunos canales que tardan en cerrarse. Sin embargo, los canales de sodio son refractarios y no producen potenciales de acción. La señal no se transmite hacia atrás, es decir, el potencial de acción tiene una dirección de avance preferente. (Como si fuera tierra quemada donde una mecha ya no puede arder).
Si los canales de sodio y potasio no tuviesen distintas cinéticas no existiría propagación dado que la corriente de sodio entrante se neutralizaría con la corriente de potasio saliente.

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La Sinapsis:
El potencial de acción avanza hacia el extremo del axón donde se extingue. Si los canales de sodio no fuesen refractarios rebotaría y volvería (esto quiere decir que no vasta con que sean refractarios si no que deben permanecer en este estado el tiempo suficiente). [Piensen en una piedra que cae sobre una piscina. La piedra produce unas ondas circulares concéntricas fácilmente identificables, pero estas al alcanzar el límite de la piscina rebotan rizando la superficie]. Inutilizarían el canal de transmisión.
En el extremo del axón se libera neurotransmisor en uno o varios puntos dependiendo de si el axón está arborizado en su extremo. Ese neurotransmisor produce efectos sobre los receptores postsinápticos como {a} los canales ligando dependientes produciendo cambios en la permeabilidad de la membrana (rápidos) o {b} produciendo efectos metabólicos.
Es necesario retirar el neurotransmisor para que no forme charcos en el terminal sináptico (sería como escribir en una pizarra sin borrar nunca).
Este difunde y baja su concentración en el punto liberado.
Limpieza del terminal por tres mecanismos
Recaptación por parte del terminal presináptico
Captación por la liga de un astrocito
Rotura encimática del neurotransmisor en fragmentos no activos.

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Esquema morfológico de la sinapsis:
Su tamaño es de entre 2 y 6000 micras2 (forma de botón).
Tipos:
ü Axo-dendríticas: Los más frecuentes, terminan en las dendritas.
ü Axo-sómicas: Terminan en el soma.
ü Unión neuromuscular: Especiales, terminan sobre las dendritas de las motoneuronas sobre las fibras musculares.
ü Axo-axónicas: Terminan sobre uno de los botones, el terminal presináptico de otra sinapsis (son muy raros).

Su metabolismo es muy elevado por la maquinaria encimática de miosíntesis (muchas mitocondrias) y porque (es donde se sintetiza ATP) el neurotransmisor es recaptado por bombas específicas muy costosas.
Cerca del borde un engrosamiento de proteínas forman las zonas activas pastoreando grupos de vesículas que sincronizan la liberación de neurotransmisor.
En el espacio ínter sináptico se abren canales de calcio voltaje dependientes que se abren con el potencial de acción (despolarización) y el neurotransmisor se libera produciendo efectos sobre los canales del terminal postsináptico. Las neuronas no se tocan NUNCA en el SH.
El potencial de equilibrio del calcio aumenta aproximadamente 200 veces. Como la concentración es muy baja cuando se abren los canales puede aumentar hasta 1000 veces. Es la señal indispensable para que las vesículas vayan a la membrana y se abran.
Los botones presinápticos miden aproximadamente 2 micras2 en el SNC. En las uniones neuromusculares pueden ser muy grandes, de hasta 6000 micras2.
Si el medio extracelular no tiene calcio, a pesar de que llegue el potencial de acción, no se producirá la sinapsis. El calcio se elimina del terminal inmediatamente con una bomba de calcio de muy alto consumo.
Los receptores postsinápticos son canales ligando dependientes sobre la membrana postsináptica. En cada zona activa hay alrededor de 100 vesículas con 5000 moléculas de neurotransmisor. En un potencial de acción en el SNC actúan sobre 10 vesículas.
Hay un retardo sináptico de 0,3 - 0,5ms y la despolarización en un terminal postsináptico es de 0,5mV por cada vesícula que actúa. El movimiento del neurotransmisor es la exocitosis (también el óxido nítrico (gas) puede difundir disuelto).
Rebosamiento: En algunos casos el neurotransmisor se libera en régimen constante (como en un goteo. Todavía no se entiende su función).

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Se presenta el potencial de acción frente al potencial excitatorio que lo provoca en tres períodos de tiempo con un registro en el terminal postsináptico. Se aprecia que el punto máximo está retrasado como mínimo un milisegundo (el tiempo que la señal está “viajando”).
Los canales ligando dependientes están inicialmente cerrados. Cuando entra el calcio en el terminal presináptico se vierte el neurotransmisor que actúa sobre los canales ligando dependientes abriéndolos, de forma que entre el sodio (corriente de entrada despolarizante).

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[Fotocopia del libro: Boron]
Representación tridimensional del terminal presináptico. La membrana de la neurona en el terminal postsináptico está elevada (como abrazándolo). En los SH nunca existe contacto. Son independientes. (Las espinas que veía Ramón y Cajal son la aproximación de la membrana celular en el terminal postsináptico)

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Los receptores: Entidad definida de características especiales. El sistema de transmisión sináptica trae otras variantes que no son sinapsis.
Liberación de neurohormonas: Sobre un capilar sanguíneo de forma que viaja en el torrente sanguíneo desde la hipófisis. Estas hormonas actúan en la corteza suprarrenal, el tiroides, los ovarios, el riñón…
Liberación de un modulador: Similar a la sinapsis pero sin zona activa, por goteo y próximo a otros nervios (sin terminal postsináptico).
Liberación de neurotransmisor: Zona activa dirigida, sincronizada y fugaz sobre un receptor postsináptico.
La información transmitida es mono direccional.

Dos tipos de receptores: (Estructura que interacciona con el neurotransmisor en la membrana postsináptica)
Ionotropos: Canales iónicos ligando dependientes (lugar de unión como una llave y su cerradura, muy específica pero dejando oportunidad de actuación a la farmacología mediante análogos que engañen al receptor). La molécula entra y sale en muy poco tiempo. La estructura del canal está formada por cadenas de proteínas formando como un mazo (un haz) que deja un paso en medio.
Metabotropos: Receptores que modifican el metabolismo de la neurona. No es un canal, pero pueden abrir estos indirectamente.

El efecto depende del receptor, no del neurotransmisor. El mismo neurotransmisor puede producir efectos antagónicos en canales erróneos (no importa la forma de la llave si no la puerta que abres con ella).

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Receptor metabotropo:
El neurotransmisor se coloca de forma precisa y se produce una modificación de manera que una proteína G en la cara interna de la membrana celular provoca una actividad encimática mediada por el GTP (otro nucleótido como el ATP).El GTP se rompe liberando fosfatos al modificar sobre la membrana el adenil ciclasa. El mensajero AMPc se disuelve el en liquido intracelular de manera que la encima de quinasa es capaz de fosforilar un canal desde dentro (algunos canales iónicos ligando dependientes).

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PPE: Potenciales postsinápticos excitatorios.
PPI: Potenciales postsinápticos inhibitorios.

Apoptosis: Muerte solemne programada en las neuronas. Se van secando y llegan a extinguirse sin producir daños (en neuronas del SN primario que desaparecen con la maduración).