Die Funktionsweise von Nervenzellen und deren elektrochemische Prozesse sind grundlegend für das Verständnis des Nervensystems.
Das Ruhepotential einer Nervenzelle ist ein essentieller Grundzustand, bei dem eine Spannungsdifferenz von etwa -70 mV zwischen Zellinnen- und außenraum besteht. Diese negative Spannung entsteht durch die ungleiche Ionenverteilung über der Zellmembran, wobei im Zellinneren mehr Kaliumionen und im Außenraum mehr Natriumionen vorliegen. Die Ruhepotential Entstehung wird durch die Natrium-Kalium-Pumpe aufrechterhalten, die aktiv Natrium aus der Zelle heraus und Kalium in die Zelle hinein transportiert.
Wenn ein Reiz die Nervenzelle stimuliert, kann sich aus dem Ruhezustand ein Aktionspotential entwickeln. Dabei öffnen sich spezielle Ionenkanäle, wodurch sich die Membranspannung kurzzeitig umkehrt. Besonders relevant ist auch das Verständnis von Synapsengiften, die diese Prozesse stören können. Beispielsweise blockiert Curare die Acetylcholin-Rezeptoren an der motorischen Endplatte, während Latrotoxin zu einer unkontrollierten Ausschüttung von Neurotransmittern führt. Das Insektizid E605 hingegen hemmt die Acetylcholinesterase, was zu einer Übererregung der Synapsen führt. Diese Synapsengifte haben unterschiedliche Wirkungen auf die Signalübertragung und können je nach Substanz die Erregungsübertragung blockieren oder verstärken. Das Verständnis dieser Mechanismen ist nicht nur für die Grundlagenforschung wichtig, sondern auch für die Entwicklung von Medikamenten und die Behandlung von Nervenkrankheiten von großer Bedeutung.
