Periodo refractario (fisiología)
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La refractariedad es la propiedad fundamental de cualquier objeto de naturaleza autoonda (especialmente medio excitable ) de no responder a estímulos, si el objeto permanece en el estado refractario específico . En sentido común, el período refractario es el tiempo de recuperación característico, un período que está asociado con el movimiento del punto de imagen en la rama izquierda de la isoclina [B: 1] (para más detalles, consulte también Reacción-difusión y Ecuación diferencial parcial parabólica ).
En fisiología , [B: 2] un período refractario es un período de tiempo durante el cual un órgano o célula es incapaz de repetir una acción particular, o (más precisamente) la cantidad de tiempo que tarda una membrana excitable en estar lista para un segundo estímulo una vez que regresa a su estado de reposo después de una excitación. Se refiere más comúnmente a células musculares o neuronas eléctricamente excitables. El período refractario absoluto corresponde a la despolarización y repolarización, mientras que el período refractario relativo corresponde a la hiperpolarización.
Uso electroquímico
Después de la iniciación de un potencial de acción, el período refractario se define de dos maneras: El período refractario absoluto coincide con casi toda la duración del potencial de acción. En las neuronas , es causado por la inactivación de los canales de Na + que originalmente se abrieron para despolarizar la membrana. Estos canales permanecen inactivos hasta que la membrana se hiperpolariza. Luego, los canales se cierran, se desactivan y recuperan su capacidad de abrirse en respuesta al estímulo.
El período refractario relativo sigue inmediatamente al absoluto. A medida que los canales de potasio dependientes del voltaje se abren para terminar el potencial de acción mediante la repolarización de la membrana, la conductancia de potasio de la membrana aumenta drásticamente. Los iones K + que salen de la célula acercan el potencial de membrana al potencial de equilibrio del potasio. Esto provoca una breve hiperpolarización de la membrana, es decir, el potencial de membrana se vuelve transitoriamente más negativo que el potencial de reposo normal. Hasta que la conductancia de potasio regrese al valor de reposo, se requerirá un estímulo mayor para alcanzar el umbral de iniciación para una segunda despolarización. El regreso al potencial de reposo de equilibrio marca el final del período refractario relativo.
Período refractario cardíaco
El período refractario en la fisiología cardíaca está relacionado con las corrientes iónicas que, tanto en las células cardíacas como en las células nerviosas, fluyen hacia dentro y hacia fuera de la célula libremente. El flujo de iones se traduce en un cambio en el voltaje del interior de la célula en relación con el espacio extracelular. Al igual que en las células nerviosas, este cambio característico en el voltaje se conoce como potencial de acción. A diferencia de lo que ocurre en las células nerviosas, la duración del potencial de acción cardíaco es más cercana a los 100 ms (con variaciones según el tipo de célula, el tono autónomo, etc.). Después de que se inicia un potencial de acción, la célula cardíaca es incapaz de iniciar otro potencial de acción durante un período de tiempo (que es ligeramente más corto que la duración del potencial de acción "real"). Este período de tiempo se conoce como período refractario, que tiene una duración de 250 ms y ayuda a proteger el corazón.
En el sentido clásico, el período refractario cardíaco se divide en un período refractario absoluto y un período refractario relativo. Durante el período refractario absoluto, no se puede generar un nuevo potencial de acción. Durante el período refractario relativo, se puede generar un nuevo potencial de acción en las circunstancias adecuadas.
El período refractario cardíaco puede dar lugar a diferentes formas de reentrada , que son causa de taquicardia. [1] [B: 3] Los vórtices de excitación en el miocardio ( vórtices de autoondas ) son una forma de reentrada . Dichos vórtices pueden ser un mecanismo de arritmias cardíacas potencialmente mortales. En particular, el reverberador de autoondas , más comúnmente denominado ondas espirales o rotores, se puede encontrar dentro de las aurículas y puede ser una causa de fibrilación auricular.
Periodo refractario neuronal
El período refractario en una neurona ocurre después de un potencial de acción y generalmente dura un milisegundo. Un potencial de acción consta de tres fases.
La primera fase es la despolarización. Durante la despolarización, los canales de iones de sodio dependientes del voltaje se abren, lo que aumenta la conductancia de la membrana de la neurona para los iones de sodio y despolariza el potencial de membrana de la célula (de un potencial típicamente de -70 mV a un potencial positivo). En otras palabras, la membrana se vuelve menos negativa. Una vez que el potencial alcanza el umbral de activación (-55 mV), la despolarización es impulsada activamente por la neurona y sobrepasa el potencial de equilibrio de una membrana activada (+30 mV).
La segunda fase es la repolarización. Durante la repolarización, los canales de iones de sodio dependientes de voltaje se inactivan (en un estado diferente al cerrado) debido a que la membrana ahora está despolarizada, y los canales de potasio dependientes de voltaje se activan (se abren). Tanto la inactivación de los canales de iones de sodio como la apertura de los canales de iones de potasio actúan para repolarizar el potencial de membrana de la célula y devolverlo a su potencial de membrana en reposo.
Cuando el voltaje de la membrana celular sobrepasa su potencial de membrana en reposo (cerca de -60 mV), la célula entra en una fase de hiperpolarización. Esto se debe a una conductancia de potasio mayor que la de reposo a través de la membrana celular. Esta conductancia de potasio finalmente disminuye y la célula regresa a su potencial de membrana en reposo.
Investigaciones recientes han demostrado que los períodos refractarios neuronales pueden superar los 20 milisegundos. Además, se cuestionó la relación entre la hiperpolarización y el período refractario neuronal, ya que se observaron períodos refractarios neuronales en neuronas que no presentan hiperpolarización. [2] [3] Se demostró que el período refractario neuronal depende del origen de la señal de entrada a la neurona, así como de la actividad de activación neuronal anterior. [3]
Los períodos refractarios se deben a la propiedad de inactivación de los canales de sodio dependientes de voltaje y al retraso de los canales de potasio en cerrarse. Los canales de sodio dependientes de voltaje tienen dos mecanismos de activación, el mecanismo de activación que abre el canal con la despolarización y el mecanismo de inactivación que cierra el canal con la repolarización. Mientras el canal está en estado inactivo, no se abrirá en respuesta a la despolarización. El período en el que la mayoría de los canales de sodio permanecen en estado inactivo es el período refractario absoluto. Después de este período, hay suficientes canales de sodio activados por voltaje en el estado cerrado (activo) para responder a la despolarización. Sin embargo, los canales de potasio dependientes de voltaje que se abrieron en respuesta a la repolarización no se cierran tan rápidamente como los canales de sodio dependientes de voltaje; para volver al estado cerrado activo. Durante este tiempo, la conductancia de potasio adicional significa que la membrana está en un umbral más alto y requerirá un mayor estímulo para provocar que se activen los potenciales de acción. En otras palabras, debido a que el potencial de membrana dentro del axón se vuelve cada vez más negativo en relación con el exterior de la membrana, se requerirá un estímulo más fuerte para alcanzar el voltaje umbral y, por lo tanto, iniciar otro potencial de acción. Este período es el período refractario relativo.
Período refractario del músculo esquelético
El potencial de acción muscular dura aproximadamente entre 2 y 4 ms y el período refractario absoluto es de aproximadamente 1 a 3 ms, más corto que el de otras células.
Véase también
Referencias
- Libros
- ^ Грехова, М. Т., ed. (1981). Procesos automáticos en sistemas con problemas[ Procesos de Autowave en sistemas con difusión ] (en ruso). Горький: Институт прикладной математики АН СССР. pag. 287.
- ^ Schmidt, Robert F.; Thews, Gerhard (1983). Fisiología humana . Springer-Verlag. pág. 725. ISBN 978-3540116691.
- ^ Елькин, Ю.Е.; Москаленко, А.В. (2009). "Базовые механизмы аритмий сердца" [Mecanismos básicos de las arritmias cardíacas]. En Ardashev, prof. AV (ed.). Клиническая аритмология [ Arritmología clínica ] (en ruso). Moscú: MedPraktika. pag. 1220.ISBN 978-5-98803-198-7.
- ^ Wiener, N.; Rosenblueth, A. (julio de 1946). "La formulación matemática del problema de la conducción de impulsos en una red de elementos excitables conectados, específicamente en el músculo cardiaco". Archivos del Instituto de Cardiología de México . 16 (3): 205–265. ISSN 0020-3785. PMID 20245817.
- ^ Sardi, Shira; Vardi, Roni; Tugendhaft, Yael; Sheinin, Anton; Goldental, Amir; Kanter, Ido (3 de enero de 2022). "Períodos refractarios absolutos anisotrópicos largos con tiempos de ascenso rápidos para una capacidad de respuesta confiable". Physical Review E . 105 (1): 014401. arXiv : 2111.02689 . Bibcode :2022PhRvE.105a4401S. doi :10.1103/PhysRevE.105.014401. PMID 35193251. S2CID 242757511.
- ^ ab Vardi, Roni; Tugendhaft, Yael; Sardi, Shira; Kanter, Ido (1 de junio de 2021). "Plasticidad significativa del período refractario neuronal anisotrópico". EPL (Europhysics Letters) . 134 (6): 60007. arXiv : 2109.02041 . doi :10.1209/0295-5075/ac177a. ISSN 0295-5075. S2CID 237408101.
