Die Neurobiologie befasst sich mit den grundlegenden Prozessen der Signalübertragung im Nervensystem, wobei das Ruhepotential und Aktionspotential zentrale Mechanismen darstellen. Das Ruhepotential der Nervenzelle wird durch eine ungleiche Verteilung von Natrium- und Kaliumionen über die Zellmembran aufrechterhalten, was zu einer Spannung von etwa -70 mV führt. Die Natrium-Kalium-Pumpe spielt dabei eine entscheidende Rolle, indem sie aktiv Natriumionen aus der Zelle und Kaliumionen in die Zelle transportiert.
Das Aktionspotential durchläuft verschiedene charakteristische Phasen, beginnend mit der Depolarisation, bei der sich Natriumkanäle öffnen und Natriumionen in die Zelle einströmen. Dies führt zu einer schnellen Spannungsänderung auf etwa +30 mV. Die anschließende Repolarisation wird durch das Öffnen von Kaliumkanälen und den Ausstrom von Kaliumionen bewirkt, wodurch das Membranpotential wieder auf den Ruhewert zurückgeführt wird. Die Hyperpolarisation stellt eine kurze Phase dar, in der das Membranpotential kurzzeitig unter den Ruhewert fällt, bevor es sich wieder normalisiert.
Die Ionenströme während des Aktionspotentials sind präzise reguliert und ermöglichen die zuverlässige Weiterleitung von Nervenimpulsen. Diese Prozesse sind besonders relevant für das Biologie Abitur und das Neurobiologie Studium. Die Kenntnis dieser Mechanismen ist fundamental für das Verständnis neurologischer Erkrankungen und die Entwicklung therapeutischer Ansätze. Die Biotechnologie nutzt dieses Wissen für die Entwicklung neuer Behandlungsmethoden und diagnostischer Verfahren.
