La corriente (i) se relaciona linealmente con la fuerza electromotriz. Dicho de otro modo, el canal se comporta como una resistencia eléctrica que sigue la ley de Ohm (I=VIR). (Los datos son cortesía de Olaf Auderson y Lyundon Providence)

La fuerza electromotriz neta está determinada por dos factores: 1) la diferencia de potencial eléctrica a través de la membrana, y 2) el gradiente de concentraciones que se establece a ambos lados de la membrana. La variación de cada uno de estos factores puede modificar la fuerza electromotriz neta. Para que todos estos procesos electroquímicos puedan efectuarse, es imprescindible que nuestro organismo esté fuerte y, sobre todo, que exista la suficiente vitalidad de los nervios motores. Si hay debilidad, existe una notable disminución del potencial eléctrico y de movimientos iónicos.

¿Cómo puede un estímulo dado, como por ejemplo, un cambio en el voltaje o la unión de un transmisor, cambiar la conformación de un canal? En el caso de los canales activados por voltaje, como el canal de Na+, la apertura y el cierre se relaciona con la movilización de una región cargada del canal, en respuesta al campo eléctrico de la membrana. los cambios con el voltaje a través de la membrana tienen a mover esta región cargada de forma bidireccional siguiendo al campo eléctrico de la membrana. Los canales activados por voltaje, así como los activados por transmisores químicos, alcanzan el estado refractario mediante varios mecanismos. Los canales activados por transmisores pueden entrar a estado refractario cuando son expuestos prolongadamente al transmisor. Este proceso se denomina desensibilación.

La mayoría de los canales iónicos descritos hasta la fecha, están codificados por genes que pueden ser agrupados en tres familias. Una familia incluye a todos los genes que codifican para canales iónicos selectivos para Na+, K+ o Ca2+. Otra familia comprende a los genes que codifican para los canales activados por transmisores, como la acetilcolina, el ácido amino-butírico (GABA), la glicina o el ácido glutámico. La tercera familia de genes incluye a los que codifican para los canales de las uniones íntimas. Debido a que sólo se han secuenciado los genes para unos pocos canales iónicos, queda por determinar cuántas familias adicionales de canales existen. Los canales iónicos regulan el fluyo de iones a través de la membrana de todas las células. En las células nerviosas y musculares, estos canales son básicos para controlar los cambios rápidos en el potencial de membrana que se asocian con la generación del potencial de acción (señal eléctrica) y de los potenciales postsinápticos de las células diana.

Dos avances metodológicos durante los últimos años, han contribuido a aumentar notablemente los conocimientos sobre la función de los canales. En primer lugar, la técnica del patch-clamp ha hecho posible medir directamente la corriente que fluye a través de un único canal. En segundo lugar, el clonaje y la secuenciación de genes han determinado la secuencia primaria de aminoácidos de muchos de los genes que codifican para los canales iónicos.

Todos estos procesos electrobioquímicos se producen lentamente en los organismos desnu¬tridos por tener una clara deficiencia eléctrica.

Al exponer estos breves apuntes sobre los canales iónicos, se hace imprescindible hablar de la membrana celular, lugar donde se realizan los mecanismos más importantes de la neurona. Y lo iniciamos haciendo mención a su propio potencial.

Potencial de membrana

El potencial de membrana en reposo se debe a la separación de cargas eléctricas a ambos lados de la membrana. Cada neurona posee una fina nube de iones positivos y negativos que se extiende a lo largo de las superficies interior y exterior de la membrana celular. La célula nerviosa en reposo tiene un exceso de cargas positivas en el exterior de la membrana, y un exceso de cargas negativas en el interior. La separación de las cargas eléctricas da lugar a una diferencia de potencial o voltaje a través de la membrana, que denominamos potencial de membrana. La corriente que fluye hacia el interior o hacia el exterior celular es transportada por iones, cargados tanto positivamente (cationes) como negativamente (aniones), que se mueven a través de los canales iónicos de la membrana celular.

Los aniones orgánicos son, básicamente, las proteínas y los aminoácidos. Los canales iónicos pasivos de las células gliales son selectivos únicamente para el potasio (K). Una célula glial prototípica contiene en su interior grandes cantidades de K+ y de aniones orgánicos cargados negativamente. Esto justifica la presencia en los tumores malignos de grandes cantidades de K y de neuroqueratina. Es un detalle favorable sobre el criterio que mantenemos sobre la conducción nerviosa motora. Nuestra electricidad está siempre presente en la formación de todo proceso tumoral. (Ver figura 1)

Actualmente existen técnicas totalmente fiables para obtener registros del potencial de membrana, mediante el empleo de dos electrodos, uno extracelular y el otro se inserta en la célula nerviosa para que el osciloscopio y amplificador marque el nivel de potencial de membrana en reposo, que normalmente oscila en torno a los 65mV. En cambio, en la célula glial (neuroglía), que sólo es permeable al potasio, el potencial de membrana suele ser normalmente de 75mV.

Cuánto más se despolarice la membrana, alejándose su potencial del equilibrio para el K+, mayor será la fuerza electroquímica que impulsará a los iones K+ fuera de la célula y, por tanto, mayor será la salida de ese ión. En todo proceso canceroso existe una gran fuerza electroquímica. Esta es la causa por la que las neuroglías dan salida al potasio en grandes cantidades. La fuerza electroquímica impulsora es la fuerza resultante de la suma de las fuerzas químicas originadas por los gradientes de concentración y las fuerzas eléctricas. El flujo de un ión a través de la membrana celular es el producto de dicha fuerza electroquímica más la conductancia de la membrana para ese ión. La conductancia equivale a la permeabilidad de la membrana (o del canal). De aquí que propugnemos por la teoría electrobioquímica como la teoría del origen de todos los procesos cancerosos. ¿Qué fuerza electroquímica puede tener un organismo desnutrido?

Todas las propiedades funcionales de la neurona se representan mediante un circuito compuesto exclusivamente por elementos conductores, resistencias, baterías, pilas y condensadores; y el movimiento de los iones provocados por el voltaje, genera las señales eléctricas en la neurona. La resistencia de la membrana influye sobre la magnitud de las señales eléctricas. La capacidad de la membrana prolonga la duración de las señales eléctricas. La resistencia de la membrana y la axoplasmática influyen sobre la eficacia de la conducción de la señal eléctrica; y las propiedades pasivas de la membrana y el diámetro del axón influyen en la velocidad de propagación del potencial de acción (señal eléctrica). Si la resistencia de la membrana es grande, la intensidad y velocidad eléctrica disminuyen. Si la resistencia es débil, aumentan la velocidad y la intensidad eléctrica. Por lo tanto, a mayor resistencia de la membrana, menor posibilidad existe de producir tumores. Aunque todas las células del organismo poseen un potencial de membrana, sólo las neuronas tienen la capacidad de generar señales eléctricas muy rápidas que pueden ser conducidas a grandes distancias a través de las dendritas y los axones. Las propiedades eléctricas pasivas de las neuronas son constantes y no varían durante la comunicación eléctrica. Hay tres propiedades eléctricas pasivas:

1) la resistencia de la membrana en reposo,
2) la capacitancia de la membrana, y
3) la resistencia axial intracelular (a lo largo de la longitud del axón y de las dendritas).

Una prolongación neuronal, tanto un axón como una dendrita, puede dividirse en unidades de longitud, cada una de las cuales puede representarse en un circuito eléctrico equivalente. Cada unidad de longitud de la prolongación es un circuito que tiene su propia resistencia (Rm) y capacitancia (Cm) de membrana. Todos los circuitos están conectados por resistencias que representan la resistencia axial (Ra); de los segmentos del citoplasma y un cortocircuito que representa al líquido extracelular.

Las propiedades eléctricas pasivas de la membrana y el diámetro del axón influyen en la velocidad de propagación del potencial de acción (señal eléctrica). Según la ley de Ohm, cuanto mayor sea la resistencia del axoplasma, menor será el flujo de corriente eléctrica. Debido a que la membrana de una neurona es muy fina y está rodeada de un medio conductor, ésta posee una capacitancia elevada.

Los potenciales de acción (señales eléctricas) en los axones mielinizados se regeneran en los nodos de Ranvier. Las densidades de corriente iónica y corriente de membrana son mucho mayores en los nodos de Ranvier que en las regiones internodales mielinizadas del axón.