Simulador de potencial de acción
Ecuaciones de esta simulación
| V | potencial de membrana (dentro menos fuera) | en reposo está a −65 mV; un potencial de acción lo lleva a unos +40 mV durante un milisegundo | |
|---|---|---|---|
| C_m | capacidad de la membrana | 1 µF/cm²: la fina capa lipídica almacena carga como un condensador | |
| I_stim | Corriente de estímulo I_stim (µA/cm²) | inyectada mientras dura el pulso | |
| g_Na, g_K, g_L | conductancias máximas | 120, 36 y 0,3 mS/cm² en el axón gigante del calamar, escaladas por la fracción de canales activos | |
| I_Na, I_K | corrientes de sodio y potasio | negativa es hacia dentro: el sodio entra en la subida, el potasio sale en la bajada |
Con los valores actuales:
| E_Na | potencial de equilibrio del sodio | el Na⁺ está unas 8 veces más concentrado fuera, así que entra hasta que el interior llega a unos +50 mV | |
|---|---|---|---|
| E_K | potencial de equilibrio del potasio | el K⁺ está unas 24 veces más concentrado dentro, así que sus canales llevan el voltaje hacia −77 mV | |
| T | Temperatura T (°C) | sube un poco RT ÷ F y acelera cada compuerta 3 veces por cada 10 °C |
Con los valores actuales:
| m | compuerta de activación del sodio | se abre rápido al subir el voltaje: la retroalimentación positiva que produce el potencial de acción | |
|---|---|---|---|
| h | compuerta de inactivación del sodio | se cierra más despacio y sigue cerrada unos ms: el periodo refractario | |
| n | compuerta de activación del potasio | se abre despacio y hace bajar el voltaje, pasando por debajo del reposo | |
| φ | factor de temperatura 3^((T − 6,3) ÷ 10) | Hodgkin y Huxley midieron a 6,3 °C |
| I_umbral | hallado probando estímulos | un potencial de acción es todo o nada: por debajo del umbral la membrana se recupera, por encima se dispara completo sea cual sea el estímulo |
|---|
Con los valores actuales:
Cómo usar el simulador de potencial de acción
- La membrana empieza en reposo, a unos −65 mV, y recibe un pulso de estímulo. Los canales de sodio (azules) se abren, los iones amarillos de Na⁺ entran en masa, el voltaje se dispara, y luego se abren los canales de potasio (naranjas) y los iones morados de K⁺ salen y lo hacen bajar. La franja de membrana brilla en rojo durante el potencial de acción.
- Baja la corriente de estímulo por debajo del umbral que aparece bajo el dibujo y pulsa Estimular: el voltaje sube un poco y vuelve a caer sin potencial de acción. Por encima, se dispara el potencial de acción completo cada vez, sea cual sea la intensidad. Es la ley del todo o nada.
- Marca Repetir el estímulo y sube la frecuencia para ver el periodo refractario: a partir de unos cientos de pulsos por segundo la membrana no puede responder a todos. Bloquea los canales de sodio (TTX) o los de potasio (TEA), o calienta la membrana, y mira cómo cambia la forma del potencial de acción en las gráficas del voltaje, las compuertas y las corrientes.
Preguntas frecuentes
¿Qué produce un potencial de acción?
Los canales de sodio dependientes de voltaje. Una pequeña despolarización abre unos pocos; entra sodio y despolariza más la membrana, lo que abre más: una retroalimentación positiva que lleva el voltaje hacia el potencial de equilibrio del sodio, unos +50 mV. En menos de un milisegundo los canales de sodio se inactivan y los canales de potasio, más lentos, se abren, así que el potasio sale y el voltaje baja, por un momento por debajo del reposo.
¿Qué es el umbral?
El voltaje, o el estímulo, a partir del cual la entrada de sodio supera a las corrientes de potasio y de fuga que se le oponen, de modo que la retroalimentación positiva toma el control. Aquí se da como la corriente de estímulo más pequeña que dispara un potencial de acción con la duración de pulso elegida; un pulso más corto necesita más corriente.
¿Qué es el periodo refractario?
Durante cerca de un milisegundo tras un potencial de acción ningún estímulo puede disparar otro, porque los canales de sodio están inactivados (la compuerta h está cerrada): el periodo refractario absoluto. Durante unos milisegundos más hace falta un estímulo más fuerte de lo normal, mientras h se recupera y los canales de potasio siguen abiertos: el periodo refractario relativo. Limita lo rápido que puede disparar una neurona y hace que los potenciales de acción viajen en un solo sentido por el axón.
¿Qué son las ecuaciones de Hodgkin-Huxley?
El modelo que Alan Hodgkin y Andrew Huxley ajustaron en 1952 a sus medidas en el axón gigante del calamar, por el que compartieron el Premio Nobel. Trata la membrana como un condensador con conductancias de sodio, potasio y fuga en paralelo, cuyas compuertas m, h y n se abren y cierran a velocidades que dependen del voltaje. La simulación integra sus ecuaciones, con sus parámetros originales, en pasos de 0,01 ms.
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¿Se sube algo?
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