FAQ: Despolarização de neurônios, hiperpolarização e potenciais de ação

Pergunta:

Resposta:

Hiperpolarização e despolarização

• A abertura de canais que permitem a saída de íons positivos da célula (ou que permitem a entrada de íons negativos) podem causar a hiperpolarização. Exemplo: a abertura de canais que permitem que ${\text{K}}^{+}$‍ saia da célula ou que permitem a entrada de ${\text{Cl}}^{-}$‍ na célula.
• A abertura de canais que permitem a entrada de íons positivos para dentro da célula podem causar despolarização. Exemplo: abertura de canais que permitem a entrada de ${\text{Na}}^{+}$‍ na célula.

Potenciais graduados

Potencial de ação

• Um potencial de ação começa quando uma despolarização aumenta a voltagem da membrana de modo que ela ultrapasse o valor limiar (geralmente por volta de $-55$‍ $\text{mV}$‍).
• Nesse limiar, canais de ${\text{Na}}^{+}$‍ dependentes de voltagem se abrem na membrana, permitindo que muitos íons de sódio entrem rapidamente na célula. Esse influxo de sódio faz com que o potencial da membrana aumente muito rapidamente, subindo até aproximadamente $+40$‍ $\text{mV}$‍.
• Após um curto período de tempo, os canais de sódio se autoinativam (se fecham e tornam-se irresponsivos à voltagem), cessando o influxo de sódio. Um conjunto de canais de potássio dependentes de voltagem se abrem, permitindo que o potássio saia da célula por seu gradiente eletroquímico. Esses eventos rapidamente diminuem o potencial da membrana, trazendo-o de volta ao seu estado normal de repouso.
• O canais de sódio dependentes de voltagem permanecem abertos um pouco mais do que o necessário para trazer a membrana de volta ao potencial de repouso. Isso resulta em um fenômeno chamado "pós-potencial hiperpolarizante" , no qual o potencial da membrana fica brevemente abaixo (mais negativo) do potencial de ação.
• Eventualmente, os canais de potássio dependentes de voltagem se fecham e o potencial da membrana se estabiliza no potencial de repouso. Os canais de sódio retornam ao seu estado normal (permanecem fechados, mas se tornam novamente responsivos à voltagem). O ciclo do potencial de ação pode então começar de novo.

Transmissão de um sinal por potencial de ação

• Primeiro, quando uma parte da membrana (digamos, bem no cone axonal) passa por um potencial de ação, muitos dos íons ${\text{Na}}^{+}$‍ entram na célula por esse trecho. Esses íons se espalham lateralmente por dentro da célula e podem despolarizar um fragmento de membrana vizinho, desencadeando a abertura de canais de sódio dependentes de voltagem e levando o trecho vizinho a ter seu próprio potencial de ação.
• Segundo, o potencial de ação só pode viajar em uma direção – do corpo celular para o terminal do axônio – porque um remendo da membrana que sofreu um potencial de ação está em um "período refratário" e não pode se submeter a outro.
  O período refratário ocorre principalmente devido à inativação dos canais de sódio dependentes de voltagem, que ocorre durante o pico do potencial de ação e persiste pela maior parte do período de hiperpolarização. Esses canais de sódio inativados não conseguem ser abertos, mesmo se o potencial da membrana passar do limiar. O fechamento lento dos canais de potássio dependentes de voltagem, que resulta na hiperpolarização, também contribui para o período refratário ao dificultar a despolarização da membrana (mesmo depois dos canais de sódio dependentes de voltagem terem retornado ao seu estado fechado e ativável).