Das Aktionspotential

Das Aktionspotential ist eine aktive, kurzzeitige und schnelle Veränderung des Membranpotentials, die auftritt, sobald eine Zelle über den Schwellenwert erregt wird. Es ist ein zentraler Mechanismus der Signalübertragung im Nervensystem.

Definition: Ein Aktionspotential ist eine kurzzeitige, schnelle Änderung des Membranpotentials einer erregbaren Zelle als Reaktion auf einen Reiz.

Die Aktionspotential Phasen lassen sich in mehrere Abschnitte unterteilen:

1. Depolarisation Aktionspotential: In dieser Phase öffnen sich spannungsabhängige Natriumkanäle, wodurch Natriumionen in die Zelle einströmen und das Membranpotential positiver wird.

2. Overshoot und Beginn der Repolarisation: Die Natriumkanäle deaktivieren sich, während sich zeitverzögert Kaliumkanäle öffnen.

3. Repolarisation: Kaliumionen strömen aus der Zelle aus, wodurch das Membranpotential wieder negativer wird.

4. Hyperpolarisation Aktionspotential: Das Membranpotential wird kurzzeitig negativer als das Ruhepotential.

5. Rückkehr zum Ruhepotential: Die Natrium-Kalium-Pumpe stellt die ursprüngliche Ionenverteilung wieder her.

Highlight: Das Aktionspotential folgt dem "Alles-oder-Nichts-Prinzip": Wird der Schwellenwert Aktionspotential erreicht, entsteht ein vollständiges Aktionspotential; wird er nicht erreicht, entsteht gar keines.

Der Ablauf eines Aktionspotentials beginnt mit einer leichten Depolarisation der Zellmembran, wodurch sich einige spannungsabhängige Natriumkanäle öffnen. Wenn der Schwellenwert erreicht wird, öffnen sich noch mehr Natriumkanäle, was zu einem starken Einstrom von Natriumionen und einer weiteren Depolarisation führt.

Example: Man kann sich den Ablauf eines Aktionspotentials wie eine Kettenreaktion vorstellen: Sobald der Schwellenwert überschritten ist, löst dies eine Kaskade von Ereignissen aus, die zum vollständigen Aktionspotential führen.

Die Repolarisation Aktionspotential wird durch das Schließen der Natriumkanäle und das Öffnen von Kaliumkanälen eingeleitet. Der Ausstrom von Kaliumionen führt zur Wiederherstellung des negativen Membranpotentials.

Die Aktionspotential Ionenströme spielen eine entscheidende Rolle bei diesem Prozess. Der Einstrom von Natriumionen verursacht die Depolarisation, während der Ausstrom von Kaliumionen für die Repolarisation verantwortlich ist.

Vocabulary: Refraktärzeit - Die Zeit nach einem Aktionspotential, in der die Zelle nicht oder nur eingeschränkt erregbar ist.

Die Eigenschaften eines Aktionspotentials, wie seine kurze Dauer und die Tatsache, dass seine Amplitude nicht von der Stärke der Erregung abhängt, machen es zu einem robusten und zuverlässigen Mechanismus der Signalübertragung im Nervensystem.

Kontinuierliche Erregungsleitung

Die kontinuierliche Erregungsleitung ist ein wichtiger Mechanismus zur Weiterleitung von Nervenimpulsen entlang des Axons. Im Gegensatz zur saltatorischen Erregungsleitung, die bei myelinisierten Nervenfasern auftritt, findet die kontinuierliche Erregungsleitung bei unmyelinisierten Axonen statt.

Bei der kontinuierlichen Erregungsleitung breitet sich das Aktionspotential schrittweise entlang der gesamten Länge des Axons aus. Dies geschieht durch die sukzessive Öffnung von spannungsabhängigen Natriumkanälen in benachbarten Membranabschnitten.

Highlight: Die kontinuierliche Erregungsleitung ist langsamer als die saltatorische, aber ermöglicht eine feinere Abstufung der Signalstärke.

Der Prozess beginnt, wenn ein Aktionspotential an einem Punkt des Axons ausgelöst wird. Die lokale Depolarisation führt zur Öffnung von Natriumkanälen in der unmittelbaren Umgebung. Der resultierende Natriumeinstrom depolarisiert wiederum die benachbarten Membranabschnitte, wodurch sich das Aktionspotential wellenförmig entlang des Axons ausbreitet.

Example: Man kann sich die kontinuierliche Erregungsleitung wie eine Reihe von Dominosteinen vorstellen, bei der das Umfallen eines Steins den nächsten zum Umfallen bringt.

Die Geschwindigkeit der kontinuierlichen Erregungsleitung hängt von verschiedenen Faktoren ab, insbesondere vom Durchmesser des Axons. Je dicker das Axon, desto schneller ist die Leitung, da der elektrische Widerstand geringer ist.

Vocabulary: Axondurchmesser - Der Querschnitt des Axons, der die Geschwindigkeit der Erregungsleitung beeinflusst.

Obwohl die kontinuierliche Erregungsleitung langsamer ist als die saltatorische, spielt sie eine wichtige Rolle in bestimmten Teilen des Nervensystems, wie zum Beispiel bei den Schmerzfasern oder im autonomen Nervensystem.

Die kontinuierliche Erregungsleitung steht in engem Zusammenhang mit dem Ruhepotential und Aktionspotential. Das Ruhepotential bildet die Grundlage, von der aus das Aktionspotential ausgelöst wird, und die kontinuierliche Erregungsleitung sorgt für die Weiterleitung dieses Signals entlang des Axons.

Definition: Kontinuierliche Erregungsleitung - Die schrittweise Ausbreitung eines Aktionspotentials entlang eines unmyelinisierten Axons durch sukzessive Aktivierung benachbarter Membranabschnitte.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die kontinuierliche Erregungsleitung ein fundamentaler Mechanismus der Signalübertragung im Nervensystem ist, der eng mit den Konzepten des Ruhepotentials und Aktionspotentials verknüpft ist und eine wichtige Rolle in der Funktion bestimmter Nervenfasern spielt.