Das Aktionspotential und die Erregungsleitung

Das Aktionspotential ist eine kurzzeitige Änderung des Membranpotentials, die zur Erregungsleitung in Nervenzellen führt. Es entsteht durch folgende Phasen:

1. Depolarisierung: Das Ruhepotential wird von ca. -70mV auf ca. -60mV abgeschwächt.
2. Erreichen des Schwellenwerts: Bei etwa -40mV öffnen sich spannungsgesteuerte Natriumkanäle.
3. Umkehr des Potentials: Das Membranpotential steigt auf +40mV an.
4. Repolarisation: Kaliumkanäle öffnen sich, Natriumkanäle deaktivieren, das Potential wird wieder negativ.
5. Hyperpolarisation: Das Ruhepotential wird kurzzeitig unterschritten.

Highlight: Das Alles-oder-Nichts-Prinzip besagt, dass die Höhe des Aktionspotentials immer gleich ist (+40mV), sobald der Schwellenwert erreicht wird.

Die Erregungsleitung erfolgt entlang des Axons. Bei marklosen Axonen findet eine kontinuierliche Weiterleitung statt, während bei markhaltigen Axonen eine saltatorische (springende) Weiterleitung zwischen den Ranvier'schen Schnürringen erfolgt, was zu einer schnelleren Erregungsleitung führt.

Example: Die frequenzmodulierte Reizverarbeitung bedeutet: Je stärker der Reiz (Dauer), desto mehr Aktionspotentiale werden ausgelöst.

Erregungsübertragung an der Synapse und Informationscodierung

Die Erregungsübertragung an der Synapse ist ein komplexer Prozess:

1. Ein ankommendes Aktionspotential depolarisiert die präsynaptische Membran.
2. Calciumkanäle öffnen sich, Calcium strömt ein.
3. Synaptische Vesikel verschmelzen mit der Zellmembran (Exocytose).
4. Neurotransmitter (z.B. Acetylcholin) diffundieren in den synaptischen Spalt.
5. Transmittergesteuerte Ionenkanäle in der postsynaptischen Membran öffnen sich.
6. Ioneneinstrom erzeugt ein postsynaptisches Potential (PSP).

Definition: Erregende Synapsen erzeugen ein exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP), hemmende Synapsen ein inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP).

Verschiedene Nervengifte können die Erregungsübertragung beeinflussen. Zum Beispiel blockiert Tetrodotoxin Natriumkanäle, während Botulinum-Toxin die Freisetzung von Acetylcholin verhindert.

Die Codierung von Informationen in Neuronen erfolgt durch:

• Veränderungen des Membranpotentials
• Frequenz der Aktionspotentiale (digital)
• Konzentration der Neurotransmitter (analog)

Highlight: Synaptische Integration bezeichnet die Verrechnung verschiedener eingehender Signale an den Dendriten eines Neurons, was zur zeitlichen und räumlichen Summation von postsynaptischen Potentialen führt.

Diese Prozesse ermöglichen es dem Nervensystem, komplexe Informationen zu verarbeiten und weiterzuleiten, was die Grundlage für alle neuronalen Funktionen bildet.