Cuando hablamos de potenciales de acción, decimos que las neuronas anteriores provocaron un potencial de acción en esta neurona y que el potencial de acción de esta neurona provocó lo mismo en otras neuronas.
Pero, ¿cuál es el origen del primer potencial de acción? Tal vez en un organismo vivo, inicialmente no hay potenciales de acción porque el cerebro siempre está "encendido" y alguna parte del cerebro siempre puede iniciar procesos en otra. Si ese es el caso, ¿cómo se "activa" inicialmente el cerebro? Si no, ¿cómo se activa el primer potencial de acción desde el "estado de reposo"?
Lo más probable es que el primer pico evocado se desencadene por actividad espontánea, ya que incluso las neuronas sin conexiones sinápticas pueden disparar potenciales de acción ( Luhmann et al. 2016 ). Más adelante en la vida, las neuronas pueden ser excitadas por el entorno externo a través de la estimulación sensorial . En algún momento, los generadores de patrones centrales también maduran y, ya sea mediante la sincronización de la red o el ajuste de las propiedades neuronales intrínsecas, pueden mantener un patrón de actividad autosostenido.
La pregunta es, entonces, ¿qué desencadena la actividad espontánea durante el desarrollo? Tiene que ver con la señalización del calcio, tanto exógeno como de los depósitos internos. El desencadenante exógeno es la liberación paracrina de GABA y glutamato antes de la formación de sinapsis ( Rosenberg y Spitzer 2011 ).
Los primeros picos son típicamente de los órganos sensoriales y surgen de la despolarización de la célula sensorial por un estímulo externo. Esto puede suceder de muchas maneras diferentes, pero común para todas las células sensoriales es que hay canales iónicos especializados que se abrirán en respuesta al estímulo correcto (denominado estímulo adecuado). Los quimiorreceptores, involucrados en el gusto y el olfato, tienen canales de membrana que funcionan de la misma manera que los canales transmisores postsinápticos, excepto que son activados por cualquier molécula o grupo de módulos a los que sean sensibles, en lugar de sensibles a las moléculas transmisoras. La unión de la molécula correcta al canal del receptor (ya sea directa o indirectamente a través de sistemas de segundos mensajeros) dará lugar a una entrada de Ca típicamente, lo que provocará un potencial receptor despolarizante, que desencadena el potencial de acción. Los mecanorreceptores tienen canales de membrana que responden abriéndose para la entrada de Ca simplemente por la deformación física de la membrana (a través de una gama extremadamente diversa de modificaciones y estructuras de soporte elaboradas). Los receptores sensibles al sonido, como las células ciliadas en los oídos de los vertebrados, también son mecanorreceptores, estimulados por el movimiento causado por las ondas sonoras. Los fotorreceptores generalmente funcionan mediante sistemas de segundos mensajeros internamente en la célula receptora, donde la absorción de un fotón por un fotopigmento adecuado da como resultado una cascada que conduce a la liberación de segundos mensajeros, como GTP, que luego se unen y desencadenan la apertura de Ca canales Un caso especial interesante son los electrorreceptores, que se encuentran en tiburones, muchos peces y algunos mamíferos. Aquí la despolarización de la célula receptora es causada directamente por el estímulo adecuado: el cambio en el campo eléctrico.