Das Aktionspotenzial - Dein körpereigenes Elektrosystem
Falls du dich schon mal gefragt hast, wie dein Gehirn es schafft, deinen Fuß in Sekundenschnelle von einer Scherbe wegzuziehen, dann ist das Aktionspotenzial die Antwort! Es ist eine blitzschnelle elektrische Spannungsänderung in der Nervenzelle, die Signale entlang des Axons weiterleitet.
Im Ruhezustand liegt die Spannung bei etwa -65 mV - die Zelle ist sozusagen im Standby-Modus. Außerhalb der Zelle sammeln sich Natriumionen (Na⁺), während sich Kaliumionen (K⁺) lieber drinnen aufhalten.
Das Ganze funktioniert nach dem Alles-oder-nichts-Prinzip: Entweder der Reiz ist stark genug abca.−50mVSchwellenwert und das Aktionspotenzial feuert mit voller Power, oder es passiert gar nichts. Wie ein Lichtschalter - an oder aus, ohne Zwischenstufen!
Merktipp: Stell dir vor, die Nervenzelle ist wie eine Batterie, die sich ständig auf- und entlädt!
Phase 1: Depolarisation - Der elektrische Blitz schlägt ein
Sobald der Schwellenwert erreicht ist, geht die Party richtig los! Die spannungsgesteuerten Natriumkanäle öffnen sich wie Schleusentore und lassen Natriumionen in die Zelle hineinströmen.
Das Membranpotenzial springt von -65 mV auf satte +30 mV hoch - das nennt man Depolarisation. Die Zelle wird plötzlich positiv geladen, als würde sie ihre elektrische Polarität umdrehen.
Nach nur einer Millisekunde schließen sich die Natriumkanäle wieder. Das ist wichtig, damit nicht zu viel Natrium reinkommt und das System kollabiert.
Phase 2: Repolarisation - Zurück zur Normalität
Jetzt kommen die Kaliumkanäle ins Spiel! Sie öffnen sich, während sich die Natriumkanäle schließen. Kaliumionen strömen nach draußen und bringen das Membranpotenzial wieder zurück zum Ruhepotenzial.
Dieser Prozess heißt Repolarisation - die Zelle normalisiert sich wieder. Es ist wie das Zurückschalten nach einem Sprint, damit das System wieder einsatzbereit ist.
Die Kaliumkanäle arbeiten dabei sehr zuverlässig und sorgen dafür, dass alles wieder ins Lot kommt.
Phase 3: Hyperpolarisation - Kurz über das Ziel hinaus
Manchmal sind die Kaliumkanäle etwas zu gründlich und bleiben länger offen als nötig. Dann strömen mehr Kaliumionen nach draußen, als eigentlich gebraucht werden.
Das Ergebnis: Die Spannung sinkt kurz unter das normale Ruhepotenzial auf etwa -80 mV. Diese Hyperpolarisation (auch Undershoot genannt) ist völlig normal und korrigiert sich schnell von selbst.
Nach kurzer Zeit stabilisiert sich alles wieder bei -65 mV und die Zelle ist bereit für das nächste Signal.
Refraktärzeit - Die Erholungspause des Nervensystems
Nach jedem Aktionspotenzial braucht deine Nervenzelle eine kurze Verschnaufpause - die Refraktärzeit. Sie verhindert, dass das System überlastet wird.
Die absolute Refraktärzeit (ca. 1 Millisekunde) ist wie ein kompletter Stopp: Egal wie stark der Reiz ist, die Zelle reagiert nicht. Die Natriumkanäle sind noch blockiert.
In der relativen Refraktärzeit ist die Zelle zwar wieder ansprechbar, aber du brauchst einen stärkeren Reiz als normal. Die Membran ist noch hyperpolarisiert und schwerer zu aktivieren.
Fun Fact: Diese Refraktärzeit sorgt auch dafür, dass Signale nur in eine Richtung laufen - wie eine Einbahnstraße im Nervensystem!