Die Aktionspotentiale sind elektrische Signale, die entlang der Nervenzelle weitergeleitet werden und für die Informationsübertragung im Nervensystem essentiell sind.
Der Prozess beginnt mit dem Ruhepotential, bei dem die Zellmembran eine Spannung von etwa -70 mV aufweist. Dies wird durch die ungleiche Verteilung von Natrium- und Kaliumionen aufrechterhalten, wobei die Natrium-Kalium-Pumpe eine zentrale Rolle spielt. Während der Depolarisation öffnen sich spannungsgesteuerte Natriumkanäle, wodurch Natriumionen in die Zelle einströmen und das Membranpotential auf etwa +30 mV ansteigt. Dies führt zur Auslösung des Aktionspotentials, wenn der Schwellenwert von etwa -55 mV überschritten wird.
Die Phasen des Aktionspotentials umfassen die Depolarisation, Repolarisation und Hyperpolarisation. Nach der initialen Depolarisation folgt die Repolarisationsphase, während der sich Kaliumkanäle öffnen und Kaliumionen aus der Zelle ausströmen. Dies führt zur Wiederherstellung des negativen Membranpotentials. Die anschließende kurze Hyperpolarisationsphase, auch Unterschwingung genannt, stellt einen wichtigen Mechanismus dar, der die Refraktärzeit der Nervenzelle bestimmt. Die gesamte Aktionspotential Dauer beträgt etwa 1-2 Millisekunden. Dieser präzise regulierte Prozess ermöglicht die zuverlässige Weiterleitung von Nervenimpulsen und ist fundamental für die Funktionsweise des Nervensystems und des Herzens.
