Potenciales Sinápticos Excitatorios e Inhibitorios e Integración

Una neurona rara vez se activa a partir de una única entrada; en su lugar, pondera continuamente muchas señales sinápticas. Las entradas excitatorias despolarizan la membrana hacia el umbral, generando potenciales postsinápticos excitatorios (PPEs), mientras que las entradas inhibitorias la hiperpolarizan o la mantienen cerca del potencial de reposo, generando potenciales postsinápticos inhibitorios (PPIs). La integración sináptica es el proceso mediante el cual estas señales opuestas se suman en el espacio y el tiempo para determinar si la neurona se dispara.

Definition

La integración sináptica es la sumación espacial y temporal de potenciales postsinápticos excitatorios (despolarizantes) y potenciales postsinápticos inhibitorios (hiperpolarizantes o de cortocircuito) por una neurona postsináptica, cuyo potencial de membrana neto en la zona de disparo determina si se genera un potencial de acción.

Scope

Este tema abarca los PPEs y PPIs, la base iónica de la excitación e inhibición, la sumación espacial y temporal, y el papel del equilibrio entre excitación e inhibición en la configuración de la salida neuronal. Se presenta como fisiología y no proporciona orientación sobre el manejo clínico.

Core questions

• ¿Qué eventos iónicos producen un PPE frente a un PPI?
• ¿Cómo suma una neurona las entradas a través de sus dendritas y a lo largo del tiempo?
• ¿Cuál es la diferencia entre la inhibición hiperpolarizante y la de cortocircuito?
• ¿Por qué es importante el equilibrio entre excitación e inhibición para la salida?

Key concepts

• Potencial postsináptico excitatorio (PPE)
• Potencial postsináptico inhibitorio (PPI)
• Potencial de inversión y fuerza impulsora
• Sumación espacial
• Sumación temporal
• Inhibición por cortocircuito
• Inhibición fásica y tónica
• Zona de disparo y umbral de activación

Key theories

Sumación espacial y temporal

Los potenciales postsinápticos se suman cuando se superponen en el espacio (entradas en diferentes sitios) o en el tiempo (entradas en rápida sucesión); si la neurona alcanza el umbral depende de la despolarización sumada en la zona de disparo.

Equilibrio excitación-inhibición

La activación neuronal refleja el peso relativo del impulso excitatorio e inhibitorio, con la inhibición fásica y tónica estableciendo la ganancia y el momento de la respuesta.

Mechanisms

Los neurotransmisores excitatorios abren canales permeables a cationes que despolarizan la membrana, produciendo un PPE, mientras que los neurotransmisores inhibitorios como GABA y glicina abren canales permeables a cloruro o potasio que mantienen la membrana cerca o por debajo del potencial de reposo, produciendo un PPI; la inhibición también puede actuar por cortocircuito, disminuyendo la resistencia de la membrana para que las corrientes excitatorias produzcan menos despolarización. Los potenciales individuales son graduados y decrementales, por lo que la neurona los suma espacialmente a través de su árbol dendrítico y temporalmente cuando llegan muy juntos. El potencial sumado se lee en la zona de disparo, y un potencial de acción se genera solo si la despolarización neta alcanza el umbral; el equilibrio momento a momento entre excitación e inhibición, por lo tanto, establece la salida de la célula.

Clinical relevance

El desequilibrio entre excitación e inhibición es un tema recurrente en condiciones neurológicas como las convulsiones, donde la excitación excesiva o la inhibición insuficiente pueden impulsar una activación anormal, y muchos fármacos actúan mejorando o reduciendo la transmisión inhibitoria. Esta entrada describe la fisiología integradora normal y se presenta como información de fondo en lugar de una guía diagnóstica o de tratamiento.

History

El registro intracelular de motoneuronas realizado por John Eccles y sus colegas en la década de 1950 reveló el PPE y el PPI, así como la base iónica de la excitación e inhibición sináptica, un trabajo reconocido con un Premio Nobel. Trabajos posteriores caracterizaron modos fásicos y tónicos distintos de inhibición y refinaron la comprensión de cómo la sumación rige la salida neuronal.

Key figures

• John Eccles
• Mark Farrant
• Zoltan Nusser

Seminal works

• eccles-1964
• farrant-nusser-2005

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre un PPE y un PPI?

Un PPE es un potencial despolarizante que acerca la membrana al umbral de activación, mientras que un PPI es un potencial hiperpolarizante o estabilizador que la aleja del umbral; la salida de la neurona depende de la suma de ambos.

¿Qué es la inhibición por cortocircuito?

Es una inhibición que funciona abriendo canales que aumentan la conductancia de la membrana, de modo que las corrientes excitatorias entrantes producen un cambio de voltaje menor, reduciendo la excitación incluso sin hiperpolarizar fuertemente la célula.