Revista Colombiana de Física, vol. , No. de 20 Caracteristicas biofisicas de las neuronas Oscar Javier Escobar-Soto 1,3 1Universidad Nacional de Colombia. 2Departamento de Biología Resumen Articulo Incompleto. Palabras claves: Ley de Ohm, © 2009 Revista Colombiana de Física. Todos los derechos reservados. 1. Introducción res, entre otros. La historia evolutiva de la naturaleza ha llevado a que sean típicamente unas células nerviosas, las cuales pueden estar a grupadas en un sistema nervioso, las encargadas de percibir esta información, llevarla a un sistema central para su procesamiento (un cerebro por ejemplo en vertebrados), y posteriormente lleven la información respuesta a órganos blanco, como a los músculos. Esta larga cascada desde el estimulo hasta una respuesta del organismo debe implicar un mecanismo de transmisión de información eficiente, es decir, veloz, que en el caso de las neuronas se da en la forma de transmisión eléctrica. La presente revisión pretende dilucidar como es este mecanismo de comunicación neuronal y posteriormente se abordará ya con el estudio particular de un estímulo común para la mayoría de organismos vivientes, la luz solar; todo esto en lo posible, bajo la luz del electromagnetismo. La supervivencia de todo organismo de pende críticamente todo el proceso de percibir información del medio, procesarla y posteriormente emitir una respuesta en torno a ella, sea un organismo unicelular o uno multicelular; para aquellos considerados mas complejos-los multicelularesesta cadena de información resulta mas compleja ya que involucra una mayor serie de pasos, es decir, la comunicación célula-célula puede resultar mucho mas que una relación uno a uno, para que pueda ser emitida una respuesta frente a un estimulo. Ya desde mucho antes que Aristoteles en el 322 A. C había una descripción básica de los diferentes tipos de sentidos, entendiéndose estos como capacidades corporales para percibir diferentes estímulos (o información), como colores, olores o sonoros [clase sensorial]. Resulta un proceso lógico el pensar que la capacidad de supervivencia de un organismo, inclusive su fitness depende críticamente de la capacidad de percibir y procesar la información del mundo externo, ya sea para localizar fuentes de alimentación, co-especímenes para apareamiento o comunicación, peligros del medio como predado- GENERALIDADES DE LA ESTRUCTURA, FUNCIÓN Y ORGANIZACIÓN NEURONAL Las neuronas han desarrollado propiedades especializadas que les permiten recibir, procesar y transmitir información a otras células, estas fun1 RevColFis, Vol. , No. de 20 RESISTENCIA Y CONDUCTANCIA DE LA MEMBRANA La resistencia de la membrana celular se evidencia como un valor de impermeabilidad hacia los iones, mientras que la capacitancia es una medida de permeabilidad hacia estos. Para un potencial de membrana cualquiera, mientas sea el valor de la resistencia bajo, es decir, cuanto mayor sea su conductancia, las cargas iónicas cruzarán la membrana por medio de los canales ionicos por unidad de tiempo. El comportamiento de la membrana celular puede ser descrito mediante la ley de Ohm, ΔVm= ΔI X R (1) Donde Δ es la corriente (en amperios), esta dada por el flujo de cargas ionicas a traves de canales ubicados a lo largo de toda la superficie de la bicapa lipídica, el voltaje ΔV esta en función del tipo de celula, denominado potencial de membrana Vm, y R ( en ohms Ω), es la resistencia de la membrana. La resistencia de entrada de una célula depende del área de esta, ya que una mayor área de membrana celular tendrá una mayor cantidad de canales iónicos, para tener en cuenta el efecto del área en la resistencia de la celula se define una resistencia específica Rm de la membrana como Rm= R X A (2) Donde á es el área de la membrana y Rm es la resistencia por unidad de área. Por ley de Ohm tenemos ciones son realizadas anatómicamente por regiones con características morfológicas y moleculares diferentes. Aunque morfológicamente se pueden encontrar toda una serie de formas y tamaños, tipicamente las neuronas constan de un soma o cuerpo celular, que es el encargado del mantenimiento metabólico celular y de donde parten dos tipos de prolongaciones, las dendritas que en algunos casos puede ser una extensa red de ramificaciones encargadas de recibir información proveniente de otras neuronas, la ubicación de estas dendritas nos puede dar a entender una direccionalidad en la ruta de información. Los axones o también llamadas fibras nerviosas son prolongaciones especializadas en conducir señales lejos del cuerpo celular, en algunos casos pueden ir de unos milímetros hasta varios metros. Estos axones por lo general corren a lo largo de los tejidos en grupos denominados nervios, cada axon puede a su vez dividirse en el ápice, permitiendo que su señal llegue simultáneamente a muchas otras neuronas (por medio de las dendritas), glándulas o fibras musculares. PROPIEDADES ELECTRICAS PASIVAS Y ACTIVAS DE LAS MEMBRANAS El funcionamiento fisiológico neuronal depende de las características de su membrana celular, considerando que todas las células pueden conducir señales eléctricas, las membranas celulares poseen propiedades eléctricas pasivas tales como la capacitancia y la resistencia, sin embargo las neuronas presentan también propiedades eléctricas activas, que les permiten conducir señales eléctricas sin detrimento a lo largo del axon. Las propiedades pasivas de la membrana celular de las neuronas, se pueden establecer mediante un pulso de corriente a través de la membrana para producir un cambio en el potencial de membrana (Vm), que es la diferencia de potencial medido enter el espacio extracelular y el citoplasma, y cuyo valor se encuentra alrededor de los -50mV a -70mV dependiendo del tipo de célula. R = ΔVm /ΔI (3) Sustituyendo 2 en 3 tenemos: ΔVm Rm = — X A ΔI 2 Autor principal et al.: Titulo ------------------------------------------------------------------ 3