Científicos han propuesto un modelo teórico que explica cómo las células vivas podrían producir sus propias señales eléctricas mediante pequeños movimientos en sus membranas. Este mecanismo, impulsado por procesos moleculares activos, podría imitar la actividad neuronal e influir en el transporte de iones. Los hallazgos podrían informar materiales bioinspirados y profundizar la comprensión de las funciones celulares.
Investigadores dirigidos por Pradeep Sharma han desarrollado un marco matemático que sugiere que los movimientos microscópicos constantes de la membrana celular generan efectos eléctricos. La membrana celular, una barrera delgada y flexible que rodea a cada célula viva, se remodela dinámicamente a medida que las proteínas dentro de la célula cambian de forma, interactúan con moléculas y realizan reacciones como la hidrólisis de ATP para liberar energía. Estas actividades provocan que la membrana se doble, ondule y fluctúe, desencadenando la flexoelectricidad: un fenómeno en el que la deformación del material produce voltaje.
El modelo predice que estos movimientos crean diferencias eléctricas a través de la membrana, que alcanzan hasta 90 milivoltios, niveles comparables a los de las neuronas que disparan. Los cambios de voltaje ocurren en milisegundos, alineándose con el tiempo y la forma de los potenciales de acción neuronales. Esto implica que tales principios físicos podrían contribuir a la comunicación de las células nerviosas.
Además, el marco indica que estos voltajes podrían impulsar el movimiento de iones contra gradientes electroquímicos naturales. Los iones, átomos cargados esenciales para la señalización y el equilibrio celular, podrían ser transportados activamente en función de la elasticidad de la membrana y su respuesta a campos eléctricos. La dirección y la carga del flujo iónico dependen de estas propiedades.
Extendiendo la idea, los investigadores sugieren aplicar el modelo a tejidos, donde la actividad coordinada de la membrana podría producir patrones eléctricos más grandes. Este mecanismo proporciona una base física para la percepción sensorial, el disparo neuronal y la recolección de energía interna en las células. También tiene potencial para unir la neurociencia con el diseño de materiales bioinspirados y eléctricamente responsivos que imitan tejidos vivos.
El estudio aparece en PNAS Nexus, volumen 4, número 12, publicado en diciembre de 2025.
