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Evaluación y uso del Modelo
Descripción
Modelo E01 - Potencial de membrana en reposo (Nernst / Goldman-Hodgkin-Katz)
El modelo se evalúa tanto en forma formal como empírica. La evaluación formal determina en qué medida la red lógica se basa en principios físicos o en relaciones matemáticas ajustadas a la realidad pero sin sustento causal, y en qué medida cada variable proviene de un principio general o de un ajuste específico a la operación observada. La evaluación empírica, en paralelo, corre experimentos o compara con datos medidos para validar que el modelo predice correctamente lo que va a ocurrir.
Tras estas validaciones —y con las incertidumbres y resguardos que corresponda mantener— el modelo puede usarse en simuladores que pronostican el comportamiento del sistema según la situación que se está estudiando.
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Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Distribución iónica y mantenimiento de gradientes
La membrana separa medios intra- y extracelular con distribuciones desiguales de K+, Na+ y Cl−. Los gradientes de concentración, las permeabilidades selectivas y la bomba Na+/K+ sostienen esa desigualdad; la bomba transporta iones contra sus gradientes consumiendo energía.
Grupo 2: Grupo 2: Equilibrio electroquímico de cada ion — Nernst
Para cada especie iónica existe un potencial de Nernst donde la fuerza eléctrica compensa exactamente la difusión. Ese potencial depende de la valencia, la temperatura y el cociente de concentraciones a ambos lados; al aumentar la magnitud del cociente, el potencial se aleja más de cero.
Grupo 3: Grupo 3: Potencial de membrana multiónico — Goldman-Hodgkin-Katz
La membrana real es permeable simultáneamente a varias especies, por lo que el potencial observado resulta de la contribución conjunta de sus equilibrios electroquímicos ponderada por permeabilidades relativas. Cuanto mayor es la permeabilidad relativa de un ion, más se aproxima el potencial observado al potencial de Nernst de ese ion.
Grupo 4: Grupo 4: Corrientes iónicas y fuerza motriz
Cada corriente iónica depende de la conductancia del canal y de la fuerza motriz electroquímica, definida por la diferencia entre el potencial de membrana observado y el potencial de Nernst del ion. Al aumentar la magnitud de esa diferencia aumenta la fuerza motriz y, manteniendo la conductancia, aumenta la magnitud de la corriente.
Grupo 5: Grupo 5: Equilibrio estacionario del potencial de reposo
En estado estacionario las corrientes iónicas entrantes y salientes se compensan. La suma neta de corrientes es cero y esa condición determina el punto de equilibrio correspondiente al potencial de reposo.
Grupo 6: Grupo 6: Respuesta temporal de la membrana
La capacitancia de membrana y la conductancia total determinan la rapidez de respuesta del potencial ante una perturbación. Mayor capacitancia hace la respuesta más lenta, mientras que mayor conductancia total la hace más rápida; ambas cantidades fijan la constante de tiempo característica.
Grupo 7: Grupo 7: Base para la excitabilidad neuronal
El estado de reposo integra distribución iónica, potenciales de Nernst, potencial observado y constante de tiempo. Este conjunto constituye la base sobre la cual se construyen posteriormente los modelos de generación y propagación del potencial de acción y las anomalías de membrana asociadas a patologías.
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