Circuito eléctrico equivalente de una vesícula sináptica

Abstract

En el presente trabajo se desarrolla un modelo eléctrico de uno de los elementosprimordiales en la sinapsis nerviosa: la vesícula sináptica. Dicha vesícula se consideracomo un organelo esferoidal, despojada de neurotransmisores y se asume, además, quesu lumen, su membrana y el citoplasma neuronal se comportan como medios lineales,homogéneos e isotrópicos caracterizados por conductividades y permitividades especí-ficas. El método utilizado será la aplicación teórica de un campo eléctrico (que varía enel tiempo a bajas frecuencias) sobre esta vesícula, lo que induce a través de su membra-na una diferencia de potencial cuya caracterización se obtiene a partir de las ecuacionesde Maxwell sometidas a condiciones de contorno adecuadas, en la denominada aproxi-mación cuasi-estacionaria. A su vez, mediante aplicación de la Transformada de Laplacea las expresiones resultantes se obtiene la FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA, que condu-ce a sintetizar un circuito RLC equivalente de la vesícula en estudio. El modelo predicevalores de capacitancia para vesículas esféricas individuales que, al ser contrastados conlos que presenta la literatura existente derivada de procesos experimentales previos,alienta la perseverancia en este enfoque teórico germinal.

In the present work an electrical model of the synaptic vesicle is developed. The vesicleis considered as a spheroidal organelle without neurotransmitters in its inner space. Inaddition, its lumen, its membrane and the neuronal cytoplasm behave like linear,homogenous and isotropic media characterized by specific conductivities and permi-tivities. The theoretical approach considers the application of an electric field (varying intime at low frequencies) on this vesicle. A transmembrane potential difference is inducedand its characterization is obtained from Maxwell's equations subject to appropriateboundary conditions, in the so-called quasi-stationary approach. By applying theLaplace Transform to the resulting equations, the TRANSFER FUNCTION is obtained.In this way, we were able to synthesize an RLC circuit equivalent of the vesicle understudy. The model predicts capacitance values for individual spherical vesicles, whichcontrasted with those reported in the existing literature from previous experimentalprocesses, encourages the continuity of this theoretical approach.