Actividad "Hackeando el Potencial de Acción"

Descripción¶

Una neurona no es más que un circuito eléctrico complejo y húmedo. En esta actividad, dejarás de ver “canales” y “membranas” para pensar en “resistencias variables” y “condensadores”. Usaremos un simulador interactivo para manipular estos componentes y “hackear” la señal nerviosa.

Objetivos de aprendizaje¶

Identificar los componentes biológicos que corresponden a resistencias, baterías y condensadores.
Manipular la conductancia (inverso de la resistencia) para generar un potencial de acción.
Simular el efecto de neurotoxinas bloqueadoras de canales.

Herramienta¶

Usaremos el simulador PhET Neuron (o un equivalente proporcionado por el profesor).

Enlace: PhET Neurona

Marco teórico: El circuito equivalente¶

Componente biológico	Componente eléctrico	Función
Bicapa Lipídica	Condensador ( $C_m$ )	Separa cargas, almacena energía eléctrica.
Canales Iónicos	Resistencias Variables ( $R$ )	Dejan pasar corriente. Su valor cambia (se abren/cierran).
Gradiente de Concentración	Batería ( $E_{ion}$ )	Provee la fuerza electromotriz (Potencial de Nernst).

Ley de Ohm en la membrana:

I = \frac{V}{R} = g \cdot (V_m - E_{ion})

Donde $g$ es la conductancia ( $1/R$ ).

Instrucciones¶

Parte 1: El Estado de Reposo¶

Abra el simulador. Observe los iones moviéndose.
En este estado, la resistencia al Potasio ( $R_K$ ) es baja (canales de fuga abiertos) y la resistencia al Sodio ( $R_{Na}$ ) es muy alta.
Anote: ¿Cuál es el voltaje de membrana ( $V_m$ ) en reposo?

Parte 2: Generando la Chispa (Despolarización)¶

Imagine que usted es un neurotransmisor excitatorio. Su trabajo es bajar la resistencia del Sodio.
En el simulador, active/abra los canales de Sodio masivamente.
Observe: ¿Hacia dónde fluyen los iones Na+? ¿Qué le pasa al voltaje? (Debería subir hacia positivo). Esto es la Despolarización.

Parte 3: El Apagado (Repolarización)¶

Inmediatamente después de la subida, cierre los canales de Sodio (suba $R_{Na}$ ) y abra los de Potasio (baje $R_K$ ).
Observe: ¿Hacia dónde va el voltaje ahora?

Parte 4: La Neurotoxina (Tetrodotoxina - TTX)¶

La TTX, veneno del pez globo, bloquea físicamente el poro del canal de Sodio.

Simule esto haciendo que la Resistencia del Sodio sea infinita (imposible de abrir).
Intente generar un impulso despolarizante. ¿Qué sucede?

Preguntas de discusión¶

La anestesia local (como la lidocaína del dentista) funciona de manera similar a la TTX (bloquea canales de $Na^+$ ). Basado en la simulación, ¿por qué esto impide que usted sienta dolor?
Si la membrana perdiera sus propiedades aislantes (se rompe el condensador), ¿podría generarse un potencial de acción? ¿Por qué?

Entregable¶

Un reporte corto con capturas de pantalla del simulador mostrando: Reposo, Pico del Potencial de Acción, y el intento fallido bajo efectos de la “toxina”.

Rúbrica de Evaluación¶

Criterio	5 Puntos	3 Puntos	1 Punto
Simulación	Capturas de pantalla claras que demuestran los estados de Reposo, Despolarización y Bloqueo.	Capturas presentes pero incompletas o poco claras.	No hay evidencia de simulación.
Análisis de Eventos	Describe correctamente el flujo iónico y voltaje en cada etapa.	Descripción vaga sin mencionar iones específicos o cambios de resistencia.	Análisis incorrecto.
Discusión	Conecta correctamente la simulación con la anestesia local (bloqueo Na) y la capacitancia.	Conexión débil o explicación incorrecta.	No responde discusión.