Bioelektrizität und Signalübertragung im Nervensystem
Dieses Kapitel befasst sich mit den grundlegenden Prozessen der Bioelektrizität und Signalübertragung im Nervensystem. Es werden wichtige Konzepte wie das Membranpotenzial, Aktionspotenziale und die synaptische Übertragung erläutert.
Definition: Bioelektrizität bezeichnet elektrische Vorgänge in lebenden Organismen.
Das Ruhepotenzial, auch als Membranpotenzial bekannt, liegt bei einer nicht erregten Nervenzelle bei etwa -70 mV. Dieses Potenzial ist essentiell für die Reizbarkeit der Zelle und wird durch ATP-abhängige Prozesse aufrechterhalten.
Highlight: Das Membranpotenzial ist die Grundlage für die Erregbarkeit von Nervenzellen und damit für die Signalübertragung im Nervensystem.
Ein Aktionspotenzial ist eine kurzzeitige Umpolung des Membranpotenzials auf etwa +30 mV. Es wird durch einen überschwelligen Reiz ausgelöst und folgt dem Alles-oder-Nichts-Prinzip.
Die Erregungsweiterleitung erfolgt entlang des Axons einer Nervenzelle. An der Synapse, dem Kontaktpunkt zwischen zwei Nervenzellen, findet die Erregungsübertragung statt.
Example: Bei der Erregungsübertragung an einer chemischen Synapse öffnen sich zunächst spannungsabhängige Calciumkanäle in der präsynaptischen Membran. Der Calciumeinstrom führt zur Freisetzung von Neurotransmittern, die dann an Rezeptoren der postsynaptischen Membran binden und dort eine Reaktion auslösen.
Der Verlauf eines Aktionspotenzials lässt sich in mehrere Phasen unterteilen, einschließlich der Depolarisation, Repolarisation und Refraktärphase.