Aktionspotential - Dein Nervensystem unter Strom
Stell dir vor, deine Nervenzelle ist wie eine winzige Batterie, die plötzlich explodiert und sich wieder auflädt. Genau das passiert beim Aktionspotential - einem elektrischen Signal, das durch deine Nerven jagt.
Alles startet mit dem Ruhepotential bei etwa -70mV. Wenn ein Reiz stark genug ist und den Schwellenwert von etwa -50mV überschreitet, geht die Party los! Die Natrium-Ionenkanäle öffnen sich schlagartig und Na⁺-Ionen strömen ins Axon - das Membranpotential schießt auf +30mV hoch.
Diese Depolarisation kehrt die Ladung komplett um: Innen wird positiv, außen negativ. Aber das Ganze ist nur kurz! Die Na⁺-Kanäle schließen sich wieder und die Kalium-Ionenkanäle öffnen sich. K⁺-Ionen strömen nach draußen und die Spannung fällt bei der Repolarisation wieder ab.
Merktipp: Denk an eine Welle im Schwimmbad - sie rollt einmal durch und ist dann vorbei, aber sie behält dabei immer ihre Form!
Das Coole dabei: Die K⁺-Kanäle schließen sich langsam, deshalb sinkt die Spannung sogar unter das Ruhepotential - das ist die Hyperpolarisation. Die Natrium-Kalium-Pumpe stellt dann alles wieder her, indem sie 3 Na⁺ raus und 2 K⁺ rein pumpt.
Refraktärzeit - Warum Nerven eine Pause brauchen
Nach jedem Aktionspotential braucht deine Nervenzelle eine Erholungspause - wie du nach einem Sprint. Das nennt man Refraktärzeit, und die hat einen cleveren Grund.
Während der absoluten Refraktärzeit sind die Na⁺-Kanäle komplett blockiert. Ein kugelförmiges Protein klappt wie ein Tor in den Kanal und macht ihn dicht. Egal wie stark der Reiz ist - es passiert einfach nichts!
Später, in der relativen Refraktärzeit, sind die Na⁺-Kanäle wieder bereit, aber die Membran ist noch hyperpolarisiert. Jetzt brauchst du einen stärkeren Reiz als normal, um den Schwellenwert zu knacken. Das ist wie bei einem müden Sportler - er kann noch laufen, braucht aber mehr Motivation.
Das Alles-oder-Nichts-Prinzip
Das Aktionspotential folgt dem Alles-oder-Nichts-Prinzip - entweder es passiert komplett oder gar nicht. Es gibt kein "bisschen schwanger" bei Nervensignalen! Wird der Schwellenwert überschritten, läuft immer das gleiche Programm ab.
Das Signal regeneriert sich selbst und behält seine Amplitude konstant. Deshalb kommt das Signal vom Zeh genauso stark im Gehirn an wie das vom Finger - genial, oder?
Prüfungstipp: Die Refraktärzeit sorgt dafür, dass Aktionspotentiale nur in eine Richtung laufen können - das ist oft eine beliebte Klausurfrage!