- perspectiva històrica
- cèl·lules excitables
- Què fa que una cèl·lula sigui excitable?
- Excitabilitat a les neurones
- Què són les neurones?
- excitabilitat neuronal
- Excitabilitat en els astròcits
- Què són els astròcits?
- excitabilitat astrocítica
- referències
La excitabilitat és una propietat de les cèl·lules que els permet respondre a l'estimulació per canvis ràpids en el potencial de membrana. Aquests són produïts pel flux d'ions a través de la membrana plasmàtica.
El terme "excitabilitat cel·lular" és comunament associat amb les cèl·lules que conformen el sistema nerviós, anomenades neurones. No obstant això, existeix evidència recent que demostra excitabilitat en els astròcits, gràcies a canvis en el citosol en termes de les concentracions de l'ió calci.
Font: pixabay.com
Gràcies a el transport actiu ia la permeabilitat de les membranes biològiques, aquestes posseeixen un potencial bioelèctric. Aquesta característica és la que defineix l'excitabilitat elèctrica de les cèl·lules.
perspectiva històrica
Els primers models que pretenien integren el paper dels ions i la generació dels senyals elèctrics en el cos argumentava que les neurones eren similars a un tub pel qual corrien substàncies que inflaven o desinflabas el teixit muscular.
L'any 1662, Descartes va usar principis d'hidràulica per descriure un models potencial de l'funcionament de sistema nerviós. Posteriorment, amb les contribucions de Galvani, es va arribar a la conclusió que l'electricitat era capaç d'excitar els músculs, produint contraccions.
Alessandro Volta s'oposava a aquestes idees, argumentant que la presència de l'electricitat no es devia als teixits, sinó als metalls que va usar Galvani en el seu experiment. Per Volta, l'electricitat havia de ser aplicada a l'múscul, i el seu testimoni va aconseguir convèncer els acadèmics de l'època.
Van haver de passar molts anys per poder comprovar la teoria de Galvini, on els músculs eren la font de l'electricitat. En 1849, es va aconseguir la creació d'un dispositiu amb una sensibilitat necessària per quantificar la generació de corrents elèctrics en músculs i nervis.
cèl·lules excitables
Tradicionalment, una cèl·lula excitable és definida com un ens capaç de propagar un potencial d'acció, seguit d'un mecanisme - ja sigui químic o elèctric - d'estimulació. Diversos tipus de cèl·lules són excitables, principalment les neurones i les cèl·lules musculars.
La excitabilitat és més un terme general, interpretat com l'habilitat o capacitat de regular el moviment dels ions a través de la membrana cel·lular sense la necessitat de propagar un potencial d'acció.
Què fa que una cèl·lula sigui excitable?
L'habilitat d'una cèl·lula per aconseguir la conducció dels senyals elèctrics s'aconsegueix combinant propietats característiques de la membrana cel·lular i la presència de fluids amb altes concentracions salines i de diversos ions en l'ambient cel·lular.
Les membranes cel·lulars es troben formades per dues capes de lípids, que actuen com una barrera selectiva a l'entrada de diferents molècules a la cèl·lula. Entre aquestes molècules estan els ions.
A l'interior de les membranes es troben embegudes molècules que funcionen com a reguladors de el pas de molècules. Els ions posseeixen bombes i canals proteics que intervenen l'entrada i sortida a l'ambient cel·lular.
Les bombes s'encarreguen de el moviment selectiu dels ions, establint i mantenint un gradient de concentració apropiat per a l'estat fisiològic de la cèl·lula.
El resultat de la presència de càrregues desbalancejades a banda i banda de la membrana s'anomena gradient iònic i porta com a resultat un potencial de membrana - que es quantifica en volts.
Els principals ions involucrats en el gradient electroquímic de les membranes de les neurones són el sodi (Na +), el potassi (K +), el calci (Ca 2+) i el clor (Cl -).
Excitabilitat a les neurones
Què són les neurones?
Les neurones són les cèl·lules nervioses, que s'encarreguen de processar i transmetre senyals de l'tipus químic i elèctric.
Estableixen connexions entre elles, anomenades sinapsis. Estructuralment posseeixen un cos cel·lular, una llarga prolongació anomenada axó, i prolongacions curtes que parteixen de l'soma anomenades dendrites.
excitabilitat neuronal
Les propietats elèctriques de les neurones, incloent les bombes, conformen el "cor" de l'excitabilitat de les mateixes. Això es tradueix en la capacitat per desenvolupar la conducció nerviosa i la comunicació entre cèl·lules.
En altres paraules, una neurona és "excitable" gràcies a la seva propietat de canviar el seu potencial elèctric i transmetre-ho.
Les neurones són cèl·lules amb diverses característiques particulars. La primera és que són polaritzades. És a dir, hi ha un desequilibri entre la repetició de les càrregues, si comparem l'exterior i l'interior de la cèl·lula.
La variació d'aquest potencial en el temps s'anomena potencial d'acció. No qualsevol estímul és capaç de provocar l'activitat neural, cal que compti amb una "quantitat mínima" que sobrepassi un límit anomenat llindar d'excitació - seguint la regla de tot o res.
En cas de ser assolit el llindar, té lloc la resposta de l'potencial. Seguidament, la neurona experimenta un període on no és excitable, com a període refractari.
Aquest té una durada determinada, i passa a la hiperpolarització, on aquesta excitable de manera parcial. En aquest cas, necessita un estímul més potent que l'anterior.
Excitabilitat en els astròcits
Què són els astròcits?
Els astròcits són cèl·lules nombroses derivades de la nissaga neuroectodérmino. També trucades astroglía, per ser les cèl·lules glials més nombroses. Participen en un nombre elevat de funcions relacionades amb el sistema nerviós.
El nom d'aquest tipus de cèl·lula deriva de la seva aparença estelada. Es troben associades directament a les neurones i a la resta de l'organisme, establint un límit entre el sistema nerviós i la resta de l'organisme, per mitjà de les unions d'interval.
excitabilitat astrocítica
Històricament, es pensava que els astròcits funcionaven simplement com un escenari de suport per a les neurones, sent aquestes últimes les que posseeixen l'únic paper protagonista en orquestrar les reaccions nervioses. Gràcies a nova evidència, aquesta perspectiva s'ha reformulat.
Aquestes cèl·lules glials es troben en una relació íntima relacionada amb moltes de les funcions de el cervell, i com aquest respon a l'activitat. A més de participar en la modulació d'aquests esdeveniments.
Així, hi ha una excitabilitat en els astròcits, que es basa en les variacions de l'ió calci en el citosol de la cèl·lula en qüestió.
D'aquesta manera, els astròcits poden activar els seus receptors glutamatèrgics i respondre als senyals emeses per les neurones que se situen en una regió propera.
referències
- Chicharro, JL, & Vaquer, AF (2006). Fisiologia de l'exercici. Ed. Mèdica Panamericana.
- Conca, EM (2006). Fonaments de fisiologia. Editorial Paranimf.
- Parpura, V., & Verkhratsky, A. (2012). The astrocyte excitability brief: from receptors to gliotransmission. Neurochemistry international, 61 (4), 610-621.
- Price, DJ, Jarman, AP, Mason, JO, & Kind, PC (2017). Building brains: an introduction to neural development. John Wiley & Sons.
- Schulz, DJ, Baines, RA, Hempel, CM, Li, L., Liss, B., & Misonou, H. (2006). Cellular excitability and the regulation of functional neuronal identity: from gene expression to neuromodulation. Journal of Neuroscience, 26 (41) 10.362-10.367.