Manual de Laboratorio de Fisiologia

38 Manual de laboratorio de fisiología
rresponde a la fase de hiperpolarización del potencial de acción,
por lo que la despolarización necesaria para alcanzar
el umbral es mayor. Por ello, los períodos refractarios determinan
la frecuencia máxima de producción de potenciales
de acción de la célula.
La excitabilidad de una célula, que es su capacidad para
responder a un estímulo, se modifica por las variaciones en
la concentración extracelular de potasio y calcio. Cuando la
concentración extracelular de p otasio aumenta, se modifican
el potencial de equilibrio del potasio y el potencial de la
membrana en reposo, y disminuye el gradiente de concentración
de potasio, lo que ocasiona que la célula se despolarice
y por lo tanto sea más excitable. En el caso del calcio, el
mecanismo por el que se modifica la excitabilidad es diferente;
los canales de sodio tienen cargas negativas que atraen al
sodio y permiten su paso a través de ellos, pero también ejercen
atracción sobre otros cationes, como el calcio, que debido
a su tamaño no puede pasar por los canales de sodio pero
permanece en el exterior de la membrana junto a los canales,
produciendo bloqueo parcial, de manera que cuando la cantidad
de calcio extracelular disminuye, este bloqueo también
lo hace y es más fácil que el sodio atraviese la membrana, lo
que hace a la célula más fácilmente excitable. Ocurre lo contrario
cuando el calcio extracelular aumenta.
Es necesario hacer un par de observaciones en relación
con los estímulos, que se definen como todo aquello capaz
de modificar el p otencial de mem brana; dependiendo de
la dirección de est a modificación, se clasifican en desp o-
larizantes o ex citadores e hi perpolarizantes o inhib idores.
Por otro lado, no t odos los estím ulos despolarizantes son
capaces de llevar potencial de membrana hasta el umbral y
producir potenciales de acción; aquellos que sí lo logra n se
clasifican como estímulos umbral, y los q ue no llega n son
estímulos subumbral. En otra clasificación, se menciona estímulo
máximo para definir a aquel que produce la máxima
respuesta posible y estímulo supramáximo al que tiene una
intensidad 50% superior al estímulo máximo; éstos se utilizan
para asegurar la máxima respuesta.
ACTIVIDADES
Para demostrar las propiedades fisiológicas del potencial de acción
se utiliza un programa computacional titulado POTENCIAL DE
ACCIÓN, diseñado por el Dr. Michael J. Davis, del Departamento
de Fisiología Médica del Texas A&M University System Health
Science Center.
Si por alguna razón no se puede utilizar este programa, los problemas
que aquí se presentan pueden resolverse utilizando los conocimientos
básicos sobre la producción de potenciales de acción.
Inicio del programa e instrucciones
generales
Si el programa no se encuentra abierto en la pantalla de su computadora,
dar clic al ícono correspondiente en la pantalla del
escritorio, o bien dar clic al botón Inicio, seleccionar programas,
y de la lista que se despliega elegir POTENCIAL DE ACCIÓN. Maximizar
la ventana dando clic en el cuadro que se encuentra en la
esquina superior derecha.
La imagen desplegada debe ser como la que se muestra en la
figura 8.1.
En el lado izquierdo de la pantalla se observan tres recuadros;
en el superior se dan los valores de las CONCENTRACIONES EXTERNAS
de sodio, potasio y calcio (EXTERNAL IONIC CONCENTRATIONS) y en el
segundo las CONCENTRACIONES INTERNAS (INTERNAL IONIC CONCENTRA-
TIONS). En ambos casos los valores pueden modificarse deslizando
el control, tecleando un nuevo valor en la casilla correspondiente
o presionando las flechas hacia arriba y abajo, a la izquierda de
esta casilla. Inmediatamente debajo de las concentraciones internas
están los valores del potencial de equilibrio de cada ion: E Na +,
E K + y E Cl −, los cuales se calculan automáticamente al modificar los
valores de los iones.
En el recuadro inferior se señalan los PARÁMETROS DE ESTIMU-
LACIÓN (STIMULUS PARAMETERS), que son la AMPLITUD (AMPLITUDE) en
miliamperios (mA); la DURACIÓN (DURATION) en milisegundos y el
momento en el que se aplica el estímulo (START), es decir, el tiempo
que transcurre antes que el estimulador envíe el estímulo. Nótese
que hay dos estimuladores, y por tanto se pueden aplicar dos estímulos
(PULSE 1 y PULSE 2). El switch para seleccionar uno o dos
estímulos se encuentra a la derecha de este cuadro (1 PULSE o
2 PULSES). En este sitio también hay un switch para seleccionar si el
estímulo se aplica como un pulso cuadrado (PULSES) o en forma de
rampa (RAMP). Arriba de este switch se señala el valor del potencial
de membrana en reposo (E rest ). Éste se calcula automáticamente
al hacer modificaciones en las concentraciones de los iones.
Del lado derecho hay cuatro gráficas que representan, de arriba
hacia abajo, el potencial de membrana (E m ), la conductancia
para sodio y potasio (g Na , g K ), la corriente que atraviesa la membrana
(iMem) y el estímulo que se aplica (iStim). Un botón al lado
de la gráfica para la corriente de la membrana permite seleccionar
entre la corriente total (iTot), la corriente del sodio (iNa) y la corriente
del potasio (iK).
Para iniciar el programa presione la flecha que está a la izquierda
en la barra de herramientas (→), el programa corre en
forma continua, y cada vez que cambia alguno de los parámetros,
recalcula automáticamente el potencial de equilibrio de ese ion,
el potencial de membrana en reposo y modifica las gráficas. Para
volver a los valores originales seleccione REINITIALIZE ALL TO DEFAULT
en el menú OPERATE.
Umbral
Este ejercicio permite ilustrar la propiedad de todo o nada del potencial
de acción. Inicie el programa presionando la flecha de la