Asumiendo que el potencial de reposo es cero y los otros mecanismos son exactamente iguales, ¿cómo afectaría la generación de picos en términos de potenciales postsinápticos excitadores e inhibidores (EPSP e IPSP). Tratando de entender la razón detrás del potencial de reposo negativo, no cómo se mantiene, sino por qué. ¿Significa que EPSP está inherentemente suprimido por diseño?
Hay dos preguntas muy diferentes aquí. La primera pregunta es simple (aunque podría interpretarse de diferentes maneras). La segunda pregunta es muy engañosa y en realidad no estoy seguro de que sepamos la respuesta.
1. ¿Cómo se ven las PSP si el potencial de membrana en reposo es de 0 mV?
Si una celda se mantiene a 0 mV, sus conductancias dependientes de voltaje se rompen esencialmente y no es capaz de disparar un potencial de acción. Pero dejemos eso a un lado y centrémonos en los eventos sinápticos. Supongamos también que los potenciales de inversión de cada ion son "normales".
La historia corta es que la mayoría de los receptores excitatorios tienen un potencial de inversión cercano a 0 mV, por lo que los EPSP tendrían un efecto directo pequeño sobre el potencial de membrana (recuerde esta regla: la corriente que pasa a través de un canal iónico solo puede empujar el potencial de membrana hacia el potencial de inversión de ese canal). Los receptores inhibitorios tienden a invertirse alrededor de -75 mV, por lo que tendrían una gran fuerza impulsora y polarizarían fuertemente la célula.
La historia un poco más larga es que EPSPS aún tendría algún efecto: cuando los canales iónicos se abren, los iones fluyen en la dirección de su gradiente electroquímico. Para los receptores excitatorios, esto significa que el sodio fluye hacia la célula, el potasio sale y el calcio entra. La corriente eléctrica neta sería aproximadamente cero, pero habría un intercambio de iones y una oportunidad para que esos iones activen la señalización secundaria. caminos
Otro efecto de la apertura de los canales iónicos es la reducción de la resistencia de la membrana celular. Por lo tanto, a 0 mV, las sinapsis excitatorias pueden desviar los IPSP.
2. ¿Cuál es la razón para tener un potencial de reposo negativo?
Lo primero que hay que reconocer es que las neuronas almacenan una gran cantidad de energía en sus gradientes químicos. El potasio se bombea a la célula mientras que el sodio, el cloruro y el calcio se bombean. Hacer funcionar estas bombas es metabólicamente costoso (¡su cerebro ocupa el 20 % de su metabolismo en reposo!), y la energía química quemada en el proceso (ATP) se convierte en energía potencial en el gradiente químico. Otra forma de decir esto es que cada uno de estos iones prefiere estar del otro lado de la membrana, pero las bombas los mantienen donde están.
Los iones generalmente se bombean de tal manera que mantienen el equilibrio de carga: por cada carga positiva bombeada, sale una carga positiva. Ahora, si tiene canales que admiten solo un tipo de ion (nosotros lo hacemos), entonces abrir ese canal dará como resultado un flujo inmediato de iones. ¡Pero espera! A diferencia de las bombas, este flujo de iones no tiene carga neutra, por lo que después de un tiempo muy corto, la membrana se carga y ese desequilibrio de carga (voltaje) contrarresta el gradiente químico (si a los iones no les gusta estar en el lado equivocado de un gradiente químico, odian absolutamente estar en el lado equivocado de un gradiente eléctrico).
Entonces, lo que tenemos ahora es una enorme reserva de energía en forma de gradientes químicos y un medio para que la neurona convierta rápidamente esa energía en potencial eléctrico. Si la neurona quiere despolarizarse, sólo necesita abrir canales de sodio o de calcio. Si quiere repolarizarse, abre canales de potasio o cloro. Puede pensar en ello como un globo conectado por una manguera a dos tanques: uno de alta presión y el otro de vacío. Abre una válvula y el globo se llena, abre la otra y se vacía.
Ok, eso fue largo, pero finalmente estoy listo para hablar sobre el potencial de descanso. El cómo es fácil: las membranas neuronales son más permeables al potasio que al sodio. Una de las válvulas siempre está un poco abierta, y esto arrastra el potencial de membrana negativo, lejos de cero. Lo que quiere decir que el potencial de membrana en reposo no es en absoluto la "fuerza impulsora" de la actividad neuronal. Más bien, es casi solo un efecto secundario de la potencia real: los gradientes químicos.
Mencioné que las neuronas gastan mucha energía manteniendo sus gradientes químicos. Entonces, ¿por qué la célula permitiría que su gradiente de potasio simplemente se filtrara? ¡Ésta no es una pregunta fácil! La respuesta perezosa es "porque todos los canales sensibles al voltaje operan en el rango de -70 a 0 mV". Llamo a esto perezoso porque si realmente no hubiera ningún beneficio en tener la célula en reposo a -70 mV, entonces la evolución encontraría una manera de conservar toda esa energía desperdiciada por la fuga de potasio. Así que debe haber una mejor razón. He convertido esto en su propia pregunta aquí: ¿Por qué las neuronas tienen un potencial de reposo negativo?
El potencial es relativo, por lo que tener un potencial de reposo negativo simplemente significa que el interior de la celda es negativo con respecto al exterior.
Dado que un EPSP va a ser un cambio positivo general, sí, el potencial de reposo negativo mantiene a la celda muy por debajo del umbral, pero recuerde que durante un breve período de tiempo, estos EPSP se suman para eventualmente empujar a la celda por encima del umbral.
Una celda sin potencial de membrana es el equivalente a una batería agotada, no hay "fuerza electromotriz" (es decir, voltaje), por lo que no hay fuerza impulsora para los cambios de corriente (excepto en el caso de corrientes de fuga debidas puramente a diferencias de concentración) . Por lo tanto, no hay entrada de iones de calcio en la terminal presináptica, no se pueden unir vesículas que contengan neurotransmisores y no se libera ningún transmisor en la hendidura.
Lucas