Potencial de umbral
En electrofisiología , el potencial umbral es el nivel crítico al que debe despolarizarse un potencial de membrana para iniciar un potencial de acción . En neurociencia , los potenciales de umbral son necesarios para regular y propagar la señalización tanto en el sistema nervioso central (SNC) como en el sistema nervioso periférico (SNP).
Muy a menudo, el potencial umbral es un valor de potencial de membrana entre –50 y –55 mV , [1] pero puede variar según varios factores. El potencial de membrana en reposo de una neurona (–70 mV) se puede alterar para aumentar o disminuir la probabilidad de alcanzar el umbral a través de los iones de sodio y potasio . Una entrada de sodio en la célula a través de canales de sodio abiertos, activados por voltaje puede despolarizar la membrana más allá del umbral y así excitarla, mientras que una salida de potasio o la entrada de cloruro pueden hiperpolarizar la célula y así inhibir que se alcance el umbral.
Los experimentos iniciales giraron en torno al concepto de que cualquier cambio eléctrico que se produzca en las neuronas debe producirse mediante la acción de los iones. El físico químico alemán Walther Nernst aplicó este concepto en experimentos para descubrir la excitabilidad nerviosa y concluyó que el proceso excitador local a través de una membrana semipermeable depende de la concentración iónica. Además, se demostró que la concentración de iones es el factor limitante de la excitación. Si se alcanzara la concentración adecuada de iones, sin duda se produciría la excitación. [2] Esta fue la base para descubrir el valor umbral.
Además de reconstruir el potencial de acción en la década de 1950, Alan Lloyd Hodgkin y Andrew Huxley también pudieron determinar experimentalmente el mecanismo detrás del umbral de excitación. Se conoce como modelo de Hodgkin-Huxley . Mediante el uso de técnicas de sujeción de voltaje en un axón gigante de calamar, descubrieron que los tejidos excitablesgeneralmente exhiben el fenómeno de que se debe alcanzar un cierto potencial de membrana para disparar un potencial de acción. Dado que el experimento arrojó resultados a través de la observación de cambios de conductancia iónica, Hodgkin y Huxley utilizaron estos términos para discutir el potencial umbral. Inicialmente sugirieron que debe haber una discontinuidad en la conductancia del sodio o del potasio, pero en realidad ambas conductancias tendían a variar suavemente junto con el potencial de membrana. [3]
Pronto descubrieron que en el potencial umbral, las corrientes de entrada y salida de iones de sodio y potasio, respectivamente, eran exactamente iguales y opuestas. A diferencia del potencial de membrana en reposo , las condiciones del potencial umbral exhibieron un equilibrio de corrientes que eran inestables. La inestabilidad se refiere al hecho de que cualquier despolarización adicional activa aún más canales de sodio dependientes de voltaje, y la corriente despolarizante de sodio entrante supera la corriente de salida retardada de potasio. [4]A nivel de reposo, por otro lado, las corrientes de potasio y sodio son iguales y opuestas de manera estable, donde no debería resultar un flujo continuo y repentino de iones. La base es que a un cierto nivel de despolarización, cuando las corrientes son iguales y opuestas de manera inestable, cualquier entrada adicional de carga positiva genera un potencial de acción. Este valor específico de despolarización (en mV) también se conoce como potencial umbral.
