PRCTICA 6 POTENCIAL DE ACCIN. SIMULACIN POR COMPUTADORA. INTRODUCCIN Una de las vas de la transmisin de la informacin en los organismos, utiliza seales elctricas generadas en el sistema nervioso. Estos impulsos nerviosos en general, estn asociados con respuestas rpidas de las clulas excitables a los estmulos del medio. Al aplicarles el estmulo adecuado muestran un cambio de potencial: el potencial de accin (llamado tambin espiga o impulso nervioso), el cual es conducido a lo largo de la regin axnica de una neurona o a lo largo de la membrana plasmtica de una clula muscular. De manera inicial el estmulo produce una despolarizacin de la membrana del axn, la cual a su vez hace que aumente la conductancia de Na+ al interior. A cierto nivel de despolarizacin de la membrana (cerca del 15% del potencial de reposo), la membrana se vuelve muy permeable al Na+ (por la apertura de canales de Na+ dependientes de voltaje). El influjo de Na+ hace que el potencial transmembrana caiga rpidamente hacia cero y el potencial de membrana tiende a llegar al potencial de equilibrio de este ion. En el pico de la espiga se inicia otro cambio en la permeabilidad, lo que da como resultado una mayor conductancia del K+. El eflujo de este ion en sentido de su gradiente de electroqumico, tiende a llevar al potencial transmembrana de vuelta al valor del potencial de equilibrio del K+. A medida que aumenta la conductancia del K+, se inactiva la conductancia del Na+. OBJETIVO GENERAL Establecer el papel que tienen los canales ionicos de Na+ y k+ en la generacin del potencial de accin OBJETIVOS PARTICULARES Determinar el efecto que tienen los estmulos elctricos de diferentes intensidades y duraciones sobre el potencial de accin y la excitabilidad de una neurona. Determinar el efecto que tiene la aplicacin de estmulos repetidos a diferentes intervalos sobre el potencial de accin y la excitabilidad de una neurona. Observar el efecto que provocan el cambio de la concentracin de los iones involucrados en el potencial de accin sobre el potencial de membrana. Observar el efecto que provocan algunas sustancias bloqueadoras de los canales dependientes de voltaje sobre la naturaleza y caractersticas del potencial de accin. MATERIAL Programa de simulacin por computadora, basado en el modelo propuesto por Hodgkin y Huxley, para la generacin del potencial de accin creado por Dave Touretzky HHsim, Computadora PC.

DESARROLLO El dispositivo empleado para desarrollar este simulador es similar al que muestra la figura 1. Identificar sus partes. Iniciar el programa HHsim y localizar en la pantalla principal los controles que se muestran en la figura 2, a los que se hace referencia en las actividades posteriores. Establecer los parmetros iniciales de la forma siguiente: -Asegrese que el control 1 marca Voltage Recording. -En el control 2, seleccionar g Na (pS), g K (pS) y blank, respectivamente. -Activar Membrane en el control 3. Esto despliega una ventana donde debe establecer la temperatura en 20C. Ocultar la ventana con el botn Hide que aparece en la misma. Potencial umbral -Activar Stimuli en el control 3. Esto despliega una ventana donde se pueden cambiar los parmetros de dos estimuladores capaces de aplicar dos estmulos cada uno. Para este caso solo se usar el primer estmulo del estimulador 1. -Cada estmulo tiene tres parmetros: (Ti) Tiempo de inicio (ms), (Int) Intensidad (nA) y (Dur) Duracin (ms). Establecer Ti= 0.0 ms, Int= 10 nA y Dur=0.1 ms. El segundo estmulo debe marcar cero en todos los parmetros. -Activar el estimulador usando el botn Stim1 del control 4 y observar la respuesta en el potencial de membrana. -Aplicar estmulos similares, incrementando gradualmente la duracin hasta provocar un potencial de accin. -Encontrar la duracin mnima para que estmulos con intensidades de 5, 10, 15, 20, 35, 40, y 66 nA que pueda provocar un potencial de accin. Nota: Antes de aplicar cada estmulo debe borrar la respuesta anterior usando el botn Clear del control 4. Suma temporal de estmulos subumbrales -Establecer el primer estmulo con Int= 15 nA, Dur= 0.4 ms y Ti= 0 ms. El segundo estmulo debe ser similar pero con Ti= 15 ms. -Activar el estimulador y observar la respuesta. -Repetir la experiencia disminuyendo gradualmente el tiempo de inicio del segundo estmulo (Ti= 8,4,2,1 ms).

Periodo refractario -Establecer el primer estmulo con Int= 50nA, Dur= 0.11ms y Ti= 0 ms. El segundo estmulo con Int= 40nA, Dur= 0.11ms y Ti= 20 ms. Activar el estimulador y observar la respuesta. -Repetir la experiencia reduciendo el tiempo de inicio del segundo estmulo a 10ms. Observar la respuesta. -Repetir la experiencia con Ti= 5ms para el segundo estmulo. Observe la respuesta. -Encontrar el tiempo de inicio para el segundo estmulo al cual desaparece el segundo potencial de accin. -Repita la experiencia con Ti= 2ms para el segundo estmulo. Observe la respuesta. -Incremente la intensidad del segundo estmulo a Int= 60nA. Observe - Incremente la intensidad del segundo estmulo a Int= 70nA. Observe -Reduzca el tiempo de inicio del segundo estmulo hasta Ti= 1.8ms. -Incremente la intensidad del segundo estmulo hasta Int= 80nA. Repita incrementando a Int= 100nA Concentraciones inicas -Establezca los parmetros del segundo estmulo en cero, para el primer estmulo Int= 20nA, Dur= 0.5ms y Ti= 0ms. -Aplique el estmulo -Sin borrar la respuesta anterior active Membrane con el control 3. Cambie la concentracin extracelular de Na+ = 400mM. Aplique el estmulo. -Sin borrar las respuestas anteriores, reduzca la concentracin extracelular de Na+, de 50 en 50mM aplicando un estmulo cada vez. Observe la respuesta. Nota: Puede utilizar el botn Zoom out del control 4 y la barra de desplazamiento de tiempo para visualizar toda la serie y comparar las respuestas. -Borre las respuestas anteriores. -Restablezca la concentracin original. -Repita el experimento aumentando de 50 en 50mM la concentracin extracelular de Na+. Si es necesario detener el experimento use el botn Stop del control 4. -Restablezca la concentracin original, borre las respuestas anteriores y aplique un estmulo. -Reduzca ahora la concentracin extracelular de K+ de 1 en 1nM aplicando estmulos cada vez. Contine reduciendo an si no se provoca un potencial de accin. -restablezca la concentracin, borre las respuestas anteriores y estimule. -Incremente de 1 en 1mM la concentracin extracelular de K+ estimulando cada vez. Si es necesario detener la prueba use el botn Stop.

Canales dependientes de voltaje -Restablezca las concentraciones originales, borre las respuestas anteriores y aplique un estmulo. -Sin borrar la respuesta anterior active Drugs del control 3. Y cambie el porcentaje de inhibicin por Tetrodotoxina (TTX) incrementando de 5 en 5% estimulando cada vez sin borrar. -Restablezca, borre las respuestas anteriores y repita la experiencia ahora incrementando la inhibicin por tetraetilamonio. -Restablezca, borre las respuestas anteriores, aplique pronasa. Aplique un estmulo.

Fig 1 Esquema de la disposicin de los electrodos de estimulacin y registro en un fragmento sellado de axn gigante de calamar.

Fig 2 Pantalla principal del programa HHsim. Los nmeros 1 al 4 indican los controles que se emplean durante esta prctica.

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