Resistencia Axial y Propiedades Pasivas de Cable de los Axones

Antes de que se abra cualquier canal dependiente de voltaje, un axón se comporta como un cable eléctrico con fugas. La teoría del cable trata el axón como un conductor central cuya resistencia interna (axial o longitudinal), resistencia de membrana y capacitancia de membrana determinan conjuntamente cómo un potencial local se propaga y decae a lo largo de su longitud. Estas propiedades pasivas preparan el escenario para el potencial de acción activo y rigen qué tan lejos y qué tan rápido viajan las señales subumbrales.

Definition

Las propiedades pasivas de cable describen un axón como un conductor central en el que la resistencia axial (longitudinal intracelular), la resistencia de membrana y la capacitancia de membrana determinan la propagación electrotónica del potencial; la constante de longitud establece la distancia sobre la cual un potencial estacionario decae y la constante de tiempo establece la rapidez con la que el potencial de membrana responde a la corriente.

Scope

Este tema abarca las propiedades eléctricas pasivas del axón: resistencia axial, resistencia y capacitancia de la membrana, la constante de longitud y la constante de tiempo, y cómo rigen la propagación electrotónica e influyen en la conducción. Se trata el axón como un conductor central y es fisiología de referencia, no una guía clínica.

Core questions

• ¿Qué significa tratar un axón como un cable eléctrico?
• ¿Cómo determinan la resistencia axial, la resistencia de membrana y la capacitancia las constantes de longitud y de tiempo?
• ¿Cómo influyen las propiedades pasivas de cable en la velocidad de conducción del impulso?
• ¿Por qué un mayor diámetro de fibra disminuye la resistencia axial y aumenta la velocidad de conducción?

Key concepts

• Resistencia axial (longitudinal)
• Resistencia de membrana
• Capacitancia de membrana
• Constante de longitud (lambda)
• Constante de tiempo (tau)
• Propagación electrotónica (pasiva)
• Modelo de conductor central

Key theories

Teoría del cable (conductor central)

Un tratamiento del axón como un conductor cilíndrico con resistencia axial distribuida, resistencia de membrana y capacitancia de membrana, de la cual se derivan la constante de longitud, la constante de tiempo y la dependencia de la conducción de la geometría.

Mechanisms

La corriente inyectada en un punto de un axón se divide entre fluir longitudinalmente a través del citoplasma, contra la resistencia axial, y fugarse hacia afuera a través de la resistencia de la membrana mientras carga la capacitancia de la membrana. El equilibrio entre la resistencia axial y la resistencia de la membrana fija la constante de longitud, la distancia sobre la cual un potencial en estado estacionario cae a aproximadamente el 37 por ciento de su valor; una baja resistencia axial o una alta resistencia de membrana proporciona una constante de longitud más larga y una propagación más lejana. El producto de la resistencia de la membrana y la capacitancia fija la constante de tiempo, que determina cuán rápidamente cambia el potencial de membrana en respuesta a la corriente. Debido a que la resistencia axial disminuye a medida que aumenta el área de la sección transversal de la fibra, los axones de mayor diámetro tienen constantes de longitud más largas y una propagación pasiva más rápida, lo que, junto con las corrientes activas descritas por Hodgkin y Huxley, los hace conducir potenciales de acción más rápidamente. La teoría del cable, por lo tanto, vincula la geometría del axón y las propiedades de la membrana tanto con la señalización subumbral como con la velocidad de conducción.

Clinical relevance

Las propiedades de cable explican por qué el diámetro de la fibra y el aislamiento de la membrana afectan la velocidad de conducción y por qué la propagación pasiva de la señal está limitada a lo largo de la distancia. Esta entrada es material de referencia descriptivo sobre biofísica normal y no constituye una base para decisiones clínicas individuales.

Evidence & guidelines

El marco se deriva de análisis de conductor central (cable) de fibras nerviosas y de las mediciones biofísicas que subyacen al modelo de Hodgkin-Huxley; estos son tratamientos mecanicistas y teóricos, más que guías clínicas.

History

El análisis de cable de las fibras biológicas tiene sus raíces en la teoría del cable telegráfico del siglo XIX, adaptada al nervio en el siglo XX. El tratamiento de Rushton de 1951 sobre el nervio mielinizado formalizó cómo el tamaño de la fibra moldea la conducción, y Rall extendió más tarde la teoría del conductor central a la geometría ramificada de las neuronas, convirtiendo la teoría del cable en un fundamento para comprender tanto la integración pasiva como la propagación del impulso.

Key figures

• William Rushton
• Alan Hodgkin
• Andrew Huxley
• Wilfrid Rall

Seminal works

• rushton-1951
• hodgkin-huxley-1952

Frequently asked questions

¿Qué es la constante de longitud de un axón?

Es la distancia sobre la cual un potencial estacionario, que se propaga pasivamente, decae a aproximadamente el 37 por ciento de su tamaño original; aumenta cuando la resistencia axial es baja o la resistencia de membrana es alta, permitiendo que las señales se propaguen más lejos.

¿Por qué los axones más gruesos conducen más rápido?

Un área de sección transversal más grande disminuye la resistencia axial interna, alargando la constante de longitud para que la despolarización se propague más lejos y más rápido, llevando la siguiente región de la membrana al umbral.