Polarización

Qué es la polarización

La palabra combina "polo", del latín polus y este del griego polos, "eje", con el sufijo -izar, del latín -izare, "convertir en". La Real Academia Española recoge polarización desde 1884, con la marca restringida de física: en su origen designaba únicamente la propiedad de ciertos agentes físicos de acumularse en los polos de un cuerpo. Ese mismo verbo, polarizar, se aplicó por primera vez a la luz en 1811, un uso óptico que hoy tiene su propia entrada en este diccionario. La extensión del término a la membrana celular llegó después, ya en el marco de la electrofisiología, para describir una asimetría de carga que no tiene nada que ver con los prismas ni con los rayos de luz.

En una célula, la polarización consiste en que el interior queda cargado negativamente respecto al líquido que la rodea. No es un fenómeno exclusivo de neuronas o fibras musculares: prácticamente todas las células del organismo mantienen esta diferencia de potencial en reposo, aunque solo las excitables la utilizan para generar señales eléctricas.

Cómo se genera y se mantiene

La membrana celular no es igual de permeable a todos los iones. El potasio la atraviesa con facilidad a través de canales de fuga, mientras que el sodio lo hace con mucha más dificultad. A esa permeabilidad selectiva se suma un transporte activo, la bomba sodio-potasio, que expulsa tres iones de sodio por cada dos de potasio que introduce, consumiendo ATP en el proceso. El resultado neto es una célula con más cargas negativas dentro que fuera: proteínas y otros aniones que no pueden atravesar la membrana quedan atrapados en el citoplasma, y el potencial de reposo resultante suele oscilar entre -70 y -90 milivoltios, según el tipo celular.

Julius Bernstein ofreció la primera explicación físico-química de este fenómeno. En 1902 formuló la llamada teoría de membrana, apoyándose en la ecuación que Walther Nernst había publicado trece años antes: la permeabilidad selectiva al potasio bastaba, según su propuesta, para explicar el potencial de reposo, una idea sencilla que resistió el paso de las décadas mejor que muchas hipótesis posteriores.

Las fases del potencial de membrana

La polarización de reposo no es un estado fijo, sino el punto de partida de un ciclo. Cuando un estímulo abre canales de sodio dependientes de voltaje, el ion entra a favor de su gradiente y el interior celular se vuelve menos negativo: es la despolarización. Si el estímulo es suficiente, la despolarización se dispara hasta invertir la polaridad y generar un potencial de acción. A continuación llega la repolarización, en la que los canales de potasio se abren y el interior recupera su negatividad original. En muchas células el proceso se pasa de frenada y el potencial se vuelve, durante un breve instante, todavía más negativo que en reposo; a ese exceso se le llama hiperpolarización, un fenómeno que tiene su propio desarrollo en este diccionario.

El modelo cuantitativo de todo este ciclo llegó medio siglo después de Bernstein. Alan Hodgkin y Andrew Huxley lo describieron en 1952 a partir de sus experimentos con el axón gigante de calamar, un trabajo que les valió el premio Nobel y que sigue siendo la referencia obligada de cualquier curso de electrofisiología.

Otros usos del término polarización

Fuera de la membrana celular, la medicina y las ciencias afines emplean la misma palabra con sentidos que no guardan relación mecánica con el potencial eléctrico, aunque compartan la misma raíz metafórica de los polos. En óptica, la luz polarizada designa las ondas que vibran en un único plano, un fenómeno con aplicaciones en microscopía que se desarrolla en su propia entrada. En psicología, se habla de polarización o pensamiento dicotómico para referirse a una distorsión cognitiva que evalúa la realidad en categorías extremas, sin término medio, también recogida aparte en este diccionario. Ninguno de estos dos usos debe confundirse con el fenómeno de membrana descrito aquí.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra polarización?

Del latín polus, "eje" o "extremo de un eje", que a su vez procede del griego polos. El sufijo -ización indica acción y efecto, de modo que polarización significa literalmente "acción de orientar hacia los polos".

¿Es lo mismo que la despolarización?

No, son procesos opuestos. La propia Real Academia Española define despolarizar como "eliminar o interrumpir la polarización", de manera que una presupone a la otra como punto de partida.

¿Todas las células están polarizadas?

Sí. Una célula hepática y una neurona mantienen ambas un potencial de reposo negativo, aunque solo la segunda lo aprovecha para disparar potenciales de acción. La polarización en reposo es, en ese sentido, una propiedad general de la célula viva, no un privilegio del tejido nervioso o muscular.

¿Qué diferencia hay con la polarización de la luz?

Ninguna en el plano mecánico. Comparten la palabra y el origen metafórico en los polos, pero describen fenómenos físicos distintos: uno afecta a la orientación de las ondas electromagnéticas, el otro a la distribución de carga eléctrica en una membrana biológica.

Referencias

1. Real Academia Española. Despolarizar. Diccionario de la lengua española.
2. Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Medicina. La hipótesis del sodio (Bernstein). Historia de la neurofisiología.
3. Revista Elementos, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. El potencial de reposo como estructura disipativa.
4. El Universal. La RAE definió el término "Polarización" como la palabra de 2023.