Propiedades del Potencial de Acción Todo o nada Umbral Período refractario Es regenerativo (no se atenúa) 1
Cambios en el potencial de membrana debido a pulsos de corriente entrante o saliente. Umbral (potencial y estímulo) Todo o Nada 2
Período refractario relativo (RRP) y absoluto (ARP) 3
Umbral y supraumbral 4
(I 2 / I 1 ) Visualización de los períodos refractarios 5 5
Que origen tienen los períodos refractarios?? La respuesta surge de todo lo que discutimos previamente (Discutir) Que importancia tienen los períodos refractarios?? 6
PROPAGACION DE POTENCIALES El P.A. es regenerativo (no se atenúa) 7
Propagación electrotónica: un potencial graduado se atenúa en el espacio y no puede recorrer grandes distancias. 8
Potencial de Membrana (mv) Los potenciales graduados se originan en las dendritas y el cuerpo neuronal, y decaen a lo largo del espacio. Los potenciales de acción se originan cerca del inicio del axón, donde se integran los potenciales graduados. Sólo se disparan si se alcanza el umbral. 9
Un potencial de acción es regenerativo, no se atenúa y puede llegar a largas distancias dentro del organismo. 10
Todo lo que vimos acerca de la generación de un potencial de acción ocurre en un pedacito de membrana. Cómo sería el mecanismo de propagación del potencial de acción de un punto de la membrana a otro? Canales de Na + dependientes de voltage se abren y el Na + entra Un potencial graduado supra umbral llega a la zona de disparo 11
río arriba no hay canales voltaje dependientes, con lo cual no se puede propagar el PA + + Cargas positivas se propagan a regiones adyacentes del axón, y se despolariza la membrana río abajo lo que abrirá nuenos canales 12
Circuitos locales de corriente + + + + + + + - - - - - - - - - + + + + + - - - - - - - - - + + + + + + + - - - - - - - - La zona río arriba está en período refractario. Se abrieron los canales de K y se inactivaron los de Na. La corriente saliente de K repolariza la membrana + + Flujos locales de corriente de la región activa despolarizan regiones río abajo. Se alcanza umbral, se activa I Na y se regenera pot. acción 13
Importancia del período refractario? 14
La velocidad de propagación de un potencial de acción va a depender de cuan eficiente sea la propagación pasiva (muy veloz). 15
La velocidad de propagación de un potencial de acción: Aumentará con el incremento de la constante espacial - disminuirá con la resistencia específica del axoplasma (por lo tanto aumentará con el radio del axón) - aumentará con la resistencia de membrana r m r i r m : resistencia de la membrana (por unidad de longitud) r i : resistencia del axoplasma (por unidad de longitud) Si necesitamos una conducción rápida cómo hacer para lograr una menor atenuación espacial? 16
Estrategias de los invertebrados y de los vertebrados 0.8 mm Axon Gigante de Calamar Nervio con Axones Mielinizados de Mamífero 17
r m r i r m : resistencia de la membrana (por unidad de longitud) r i : resistencia del axoplasma (por unidad de longitud) λ = (r m /r i ) 1/2 r i : inversamente prop. a diam. axón Para el caso del axón gigante de calamar: > radio < r i > λ Para un axón de vertebrado: vainas de mielina > r m > λ (en internodos) 18
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COMUNICACION ENTRE NEURONAS 21
como se transmiten las señales en neuronas? Señal eléctrica Señal Química 22
A lo largo de la cadena de neuronas las señales eléctricas alternan entre: potenciales de acción potenciales graduados (propagacion pasiva) 23
Por qué los llamamos potenciales graduados? Cómo se originan los potenciales graduados en las neuronas? artificialmente por medio de un estímulo fisiológico 24
Inducido por inyección de corriente por microelectrodo 25
Efectos de un agente químico (neurotransmisor acetilcolina) sobre una neurona parasimpática. Cuerpo neuronal Potencial graduado 26
En una neurona mecanorreceptora (de estiramiento) (Membrana receptiva) 27
Los potenciales de acción se originan cerca del inicio del axón, donde se integran los potenciales graduados. Sólo se disparan si se alcanza el umbral. Potencial de Membrana (mv) 28
Características y propagación de los potenciales graduados: Dependen del estímulo (no son todo o nada) Atenuación Sumación temporal Sumación espacial 29
Atenuación No hay disparo del PA 30
Atenuación Hay disparo del PA 31
Una neurona o célula efectora puede ser inervada por muchas terminales 32
Sumación espacial 1 - se disparan tres neuronas excitatorias simultáneamente. Sus potenciales graduados individuales están por debajo del umbral. 2 - Estos potenciales graduados alcanzan la zona de disparo juntos y se suman creando un potencial supra-umbral. 3 - Un potencial de acción es disparado. 33
Sumación temporal 34
Si los estímulos están muy distanciados no hay sumación temporal importancia de la constante temporal? 35
SINAPSIS 36
Las neuronas se comunican entre si por dos vías: Sinapsis química Sinapsis eléctrica 37
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formados 6 conexinas 39
SINAPSIS ELECTRICA -Simétrica -Latencia casi Nula (0.1 ms) -Atenuación (fuerza de acople) Rio abajo Rio arriba 40
Las sinápsis eléctricas respecto de las químicas son: - Mas confiables: las fallas son menos probables. - Más rápidas: muy importante para un comportamiento de escape. - Permiten sincronizar grupo de neuronas. - Permiten intercambio de moleculas como Ca2+, ATP, camp, etc. - Las dos últimas se podrían resumir en un acople eléctrico y metabólico. - Ventajas de las químicas: mayor plasticidad, posibilidad de transmitir tanto señales excitatorias como inhibitorias, variedad de procesos modulatorios. 41
SINAPSIS QUIMICA La sinapsis química implica una especialización entre una región presináptica y otra postsináptica: (IMPORTANTE ASIMETRIA) -síntesis y almacenamiento del neurotransmisor en vesículas -liberación del neurotransmisor 20-50 nm -Difusión -receptores específicos del neurotransmisor 42 PA + Liberación NT + difusión en cleft + activación de receptores posináticos + respuesta: latencia > 1 ms
SINAPSIS QUIMICA Sinapsis neuromuscular, paradigma de sinapsis química Bernard Katz Las velocidad de transmisión en la sinapsis química requiere de un arreglo espacial compacto de todas las moléculas intervinientes. 43
SINAPSIS QUIMICA Sinapsis neuromuscular, paradigma de sinapsis química 50 mv presinapsis 5 mv postsinapsis Latencia 2-5 ms EPP (PPT) 44
Potencial postsináptico en: Neurona Motora Célula Muscular: EPP End Plate Potential Potencial Postsináptico Excitatorio en: Neurona Neurona : EPSP Excitatory Postsynaptic Potential Potencial postsináptico Inhibitorio en: Neurona Neurona : IPSP Inhibitory Postsynaptic Potential 45
PLACA NEUROMUSCULAR Cuál es el NT? :La aplicación iontoforética de ACh sobre la placa neuromuscular imita al efecto de estimular el nervio motor. Dónde se localizan los receptores? : cuando la micropipeta con Ach se alejaba unos micrones de la región de la placa motora se reducían y se enlentecían las respuestas. Del Castillo y Katz 46
PLACA NEUROMUSCULAR Liberación espontánea minis Liberación evocada 1952 Fatt y Katz EPPs 47
PLACA NEUROMUSCULAR Liberación cuántica QuickTime and a TIFF (Uncompressed) decompressor are needed to see this picture. Del Castillo y Katz (1954) Boyd y Martin (1956) 48
Placa Neuromuscular Vesiculas presinapticas El Nro de cuantos liberados correlaciona con el numero de vesiculas fusionadas. 10-5 M 10-4 M De Robertis and Bennett, 1954 4-AP: 4-aminopiridina Eduardo De Robertis Heuser y col, 1979. 49
-1952- del Castillo y Stark: los cambios en la concentración de Ca 2+ del medio externo se correlacionan con el tamaño de los EPPs, y que removiendo completamente a este catíón los EPPs desaparecían. -1965 - Katz y Miledi: partiendo de una preparación en solución libre de Ca 2+, logran recuperar la generación de EPPs al aplicar Ca 2+ en la región de la placa motora por iontoforesis. - 1967 - Dodge y Rahamimoff : demuestran que la transmisión sináptica en la placa motora depende de manera sigmoidea con la concentración externa de Ca 2+, sugiriendo la existencia de un receptor que unía varios iones Ca 2+ de manera cooperativa. - 1973 - Ricardo Miledi: inyecta Ca 2+ por iontoforesis en el interior de la terminal sináptica del axón gigante de calamar, lo cual inducía claros aumentos transitorios de potencial en la célula postsináptica. 50
SINAPSIS QUIMICA La transmición sináptica química se produce en una secuencia de pasos: Despolarización del terminal por propagación del potencial de acción, apertura de canales Aumento citólico de Ca ++, fusión vesicular, liberación del NT al cleft sináptico Unión del neurotransmisor al R, activación de conductancia postsináptica 51
SINAPSIS QUIMICA Los receptores postsinápticos se ubican en la membrana postináptica, enfrentados a la zona activa presináptica. -El cleft sináptico es un espacio reducido y de difusión restringida. - Estas dos cosas reducen la latencia de la sinapsis - La unión del NT al receptor abre canales iónicos (directa o indirectamente). El flujo de iones generado modificará el potencial de la células postsináptica. - El tipo de canales iónicos que se activan definen á la sinapsis como excitatoria o inhibitoria 52
Postsinapsis Presinapsis Respuesta excitatoria: Aumenta la probabilidad de disparo de PAs. Respuesta inhibitoria: Disminuye la probabilidad de disparo de PAs. Lo importante es que tipo de canal está asociado al receptor (catiónico?, aniónico?). 53
PLACA NEUROMUSCULAR Respuesta postsináptica Qué tipo de corrientes participan de la corriente de placa? Potencial de reversión = 0 54
Llevamos el Vm a valores próximos al E K y alejados del E Na. Llevamos Vm a 0. Intermedio a E K y E Na. Llevamos el Vm a valores próximos al E Na y alejados del E K. Podemos concluir que en reposo estos canales conducirán principalmente Na+ 55
Que una sinapsis sea excitatoria o inhibitoria depende de: - que canales se encuentren asociados al receptor - cual es el potencial de reversión de dicho canal - lo determinante es si dicho potencial de reversión es mayor o menor que el umbral de disparo. E Na Umbral V reposo E K 56
RECEPTORES Receptores ionotrópicos (canales iónicos activados por ligando) Receptores metabotrópicos (receptores acoplados a proteína G) 57
SINAPSIS QUIMICA Moleculas Pequeñas Neurotransmisores (Otto Loewi, 1926 ) Péptidos Acetilcolina Aminoácidos Glutamato Aspartato GABA Glicina Purinas ATP Aminas Dopamina Norepinefrina (noradrenalina) Epinefrina (adrenalina) Serotonina Histamina Empaquetados en vesículas claras pequeñas o densas grandes Encefalina Endorfina Substancia P Vasopresina Neuropeptido Y Oxitocina Empaquetados en vesículas densas grandes Receptores ionotrópicos o metabotrópicos Receptores metabotrópicos 58
NEUROTRANSMISORES Transmisión sináptica eficaz requiere: - síntesis de NT - empaquetamiento de NT Sostenimiento de la transmisión - Liberación de NT - degradación o eliminación de NT finalización
NEUROTRANSMISORES Sostenimiento de la transmición Síntesis y empaquetamiento de neurotransmisores pequeños 0.5-5 mm/ día Síntesis y empaquetamiento de neurotransmisores peptídicos 400 mm/ día 60
NEUROTRANSMISORES Finalización y sostenimiento de la transmición Acetilcolina CAT: choline acetyl transferase AChE: acetylcholinesterase R purinérgico 61
NEUROTRANSMISORES Finalización y sostenimiento de la transmición Glutamato EAAT: excitatory aa transporter (glutaminasa) 62