Potencial de acción para niños
Un potencial de acción es como una pequeña chispa eléctrica que viaja por la capa exterior de una célula, llamada membrana celular. Esta chispa cambia la forma en que la electricidad se distribuye en la membrana.
Los potenciales de acción son muy importantes para que nuestro cuerpo funcione. Ayudan a que la información viaje de un lugar a otro. Son esenciales para la vida a nivel microscópico.
Muchas células de nuestro cuerpo pueden generar estos impulsos. Las más activas son las células del sistema nervioso, llamadas neuronas. Ellas usan los potenciales de acción para enviar mensajes entre sí (en las sinapsis) o para comunicarse con otras partes del cuerpo, como los músculos o las glándulas.
Algunas plantas también usan potenciales de acción para coordinar sus actividades. La diferencia principal es que las plantas usan potasio y calcio, mientras que los animales usan potasio y sodio.
Los potenciales de acción son la forma principal en que se transmiten las señales en nuestros nervios. Ayudan a controlar y coordinar nuestros órganos y tejidos.
Contenido
¿Cómo funcionan los potenciales de acción?
Siempre hay una pequeña diferencia de electricidad entre el interior y el exterior de la membrana de una célula. Es como una pila diminuta. Normalmente, el interior de la célula es un poco negativo en comparación con el exterior.
Cuando una célula recibe un estímulo lo suficientemente fuerte, esta diferencia de electricidad cambia. Si el cambio es grande, la célula "dispara" un potencial de acción. Es importante saber que, aunque haya una diferencia de electricidad, el interior y el exterior de la célula no tienen una carga eléctrica total diferente. La diferencia se debe a cómo se distribuyen unas partículas llamadas iones (como el cloro y el sodio fuera, y el potasio dentro).
Un potencial de acción es un cambio muy rápido: la membrana pasa de ser negativa a positiva y luego vuelve a ser negativa. Todo esto ocurre en milisegundos (una milésima de segundo). Este ciclo tiene varias partes: una fase en la que la electricidad sube, otra en la que baja, y una fase de "descanso" donde se recupera.
Los científicos usan herramientas especiales, como osciloscopios, para medir estos cambios eléctricos en las células.
El potencial de acción no se queda en un solo lugar de la membrana. Viaja a lo largo de ella. Puede recorrer distancias largas, como desde el cerebro hasta el final de la médula espinal. En animales grandes, como las jirafas o las ballenas, esta distancia puede ser de varios metros.
La velocidad y la forma de los potenciales de acción pueden variar entre diferentes tipos de células. Sin embargo, en una misma célula, los potenciales de acción suelen ser muy parecidos entre sí.
La razón de un potencial de acción es el intercambio de iones a través de la membrana celular. Primero, unos "canales" especiales en la membrana se abren y permiten que los iones de sodio entren rápidamente en la neurona. Como el sodio es positivo y el interior de la neurona es negativo, la neurona se vuelve más positiva. Luego, otros canales se abren y permiten que el potasio salga, haciendo que la neurona vuelva a ser negativa. Después, las concentraciones de iones regresan a sus niveles normales.
El mecanismo detrás del potencial de acción

El potencial de membrana en reposo
Cuando una célula no está recibiendo un estímulo, se encuentra en un estado de "reposo". La membrana celular es como una barrera que no deja pasar fácilmente a las partículas cargadas, como los iones. Esto ayuda a mantener la diferencia de electricidad.
Esta diferencia de electricidad se mantiene gracias a unas "bombas" especiales en la membrana, como la bomba sodio-potasio. Estas bombas usan energía para mover los iones, asegurando que haya más de ciertos iones fuera y más de otros dentro.
Las fases del potencial de acción
Los cambios en la electricidad de la membrana durante un potencial de acción ocurren porque la membrana se vuelve más "permeable" (permite el paso) a ciertos iones, como el sodio y el potasio.
Las proteínas que controlan el paso de iones a través de la membrana son como "puertas" que se abren y cierran según los cambios de electricidad.
- La fase de subida (o despolarización) comienza cuando los canales de sodio se abren. El sodio entra rápidamente, haciendo que el interior de la célula se vuelva muy positivo.
- Después de un momento, los canales de potasio se abren y los de sodio se cierran. El potasio sale de la célula, y la electricidad de la membrana vuelve a ser negativa. Esta es la fase de bajada.
- A veces, la célula se vuelve incluso más negativa de lo normal por un corto tiempo. Esta es la fase de recuperación. Luego, la célula regresa a su estado de reposo.
El punto de inicio: el umbral
Los potenciales de acción se activan cuando un estímulo inicial alcanza un punto clave llamado umbral. Este umbral es como un nivel mínimo de electricidad que debe alcanzarse para que la célula dispare el potencial de acción.
Cuando se llega al umbral, los canales de sodio se abren rápidamente. Esto permite que muchos iones de sodio entren, haciendo que la célula se vuelva aún más positiva. Es como una reacción en cadena que acelera el proceso.
El umbral puede cambiar. Por ejemplo, si algunos canales de sodio no funcionan bien, se necesitará un estímulo más fuerte para alcanzar el umbral. Esto es lo que ocurre en el periodo refractario.
Los potenciales de acción dependen mucho del equilibrio entre los iones sodio y potasio.
En las neuronas, el estímulo inicial suele venir de las sinapsis en las dendritas. En teoría, un potencial de acción podría generarse en cualquier parte de una fibra nerviosa. Por ejemplo, cuando Luigi Galvani descubrió la "electricidad animal", hizo que la pata de una rana muerta se moviera al tocar un nervio con un objeto cargado, iniciando un potencial de acción.
Cómo se propaga el potencial de acción
Para entender cómo viajan los potenciales de acción, podemos imaginar la membrana celular como un circuito eléctrico. La resistencia representa los canales de iones, y el condensador representa la capa aislante de la membrana.
En los axones que no tienen una capa protectora (amielínicos), los potenciales de acción se mueven como una ola. Cuando una parte de la membrana se vuelve lo suficientemente positiva, los iones de sodio entran. Estos iones positivos empujan a los iones cercanos a lo largo del axón y atraen a los iones negativos de la membrana de al lado.
Así, una corriente positiva se mueve por el axón. Cuando la parte de la membrana de al lado se vuelve lo suficientemente positiva, sus canales de sodio se abren, y el ciclo se repite. De esta manera, se genera un nuevo potencial de acción en cada pequeño segmento de la membrana a lo largo del axón.
Velocidad de propagación
Los potenciales de acción viajan más rápido en los axones que son más gruesos. Esto se debe a que la resistencia dentro del axón es menor cuanto más grande es su diámetro.
Un ejemplo de esto es el calamar gigante. Su axón gigante puede medir más de 1 milímetro de diámetro. Esto le permite enviar señales muy rápido para escapar de los depredadores. La velocidad de los impulsos nerviosos en estas fibras es una de las más rápidas en la naturaleza para neuronas sin mielina.
Conducción saltatoria
En los axones que sí tienen una capa protectora llamada mielina, los potenciales de acción parecen "saltar" a lo largo del axón. Solo se regeneran en unos pequeños espacios sin mielina, llamados nódulos de Ranvier.
Cómo funciona la mielina
La mielina es como un aislante que envuelve los axones. La crean unas células especiales llamadas células de Schwann y oligodendrocitos. Esta capa de mielina reduce la "capacitancia" de la membrana, lo que significa que la señal eléctrica puede viajar mucho más rápido.
Gracias a la mielina, las partes aisladas del axón actúan como un cable muy eficiente: conducen los potenciales de acción rápidamente. Los potenciales de acción solo se "recargan" en los nódulos de Ranvier, donde hay muchos canales de sodio.
La señal viaja rápidamente por la parte mielinizada, llega a un nódulo de Ranvier, se recarga con un nuevo potencial de acción, y luego salta al siguiente nódulo. Este proceso se repite, haciendo que la transmisión sea muy veloz.
Protección contra daños
La longitud de los segmentos mielinizados es importante. Deben ser lo suficientemente largos para que la señal viaje bien, pero no tanto como para que se debilite demasiado antes de llegar al siguiente nódulo. Así, la señal puede saltar incluso si un nódulo está un poco dañado.
Enfermedades
Algunas enfermedades pueden dañar la mielina, lo que ralentiza la velocidad de los potenciales de acción. La esclerosis múltiple es un ejemplo. Cuando la mielina se daña, los movimientos coordinados pueden volverse difíciles.
Periodo de descanso (refractario)
El periodo refractario es un momento en el que la célula no puede responder a un nuevo estímulo y, por lo tanto, no puede generar otro potencial de acción. Se divide en dos partes:
- El periodo refractario absoluto es cuando los canales de sodio están inactivos y no pueden abrirse, sin importar lo fuerte que sea el estímulo.
- El periodo refractario relativo ocurre cuando los canales de sodio empiezan a recuperarse. En este momento, un estímulo muy fuerte podría generar un nuevo potencial de acción, pero sería más débil.
Este periodo de descanso es importante. Por ejemplo, en el corazón, el largo periodo refractario de las células musculares cardíacas evita que el corazón se contraiga de forma continua y descontrolada.
¿Por qué es útil esta forma de comunicación?
La naturaleza ha desarrollado los potenciales de acción para enviar información a largas distancias a través de los nervios. Si las señales eléctricas viajaran como en un cable normal, se debilitarían y se perderían.
Pero un potencial de acción no solo viaja, sino que se "regenera" a lo largo del axón. Es como si la señal se recargara en cada punto del camino, asegurando que llegue con toda su fuerza al destino. Esto permite que las señales viajen por todo el cuerpo sin perder información.
Véase también
En inglés: Nerve impulse Facts for Kids
- Potencial de membrana
- Sinapsis