Die Phasen des Aktionspotenzials

Der Ablauf des Aktionspotenzials gliedert sich in mehrere charakteristische Phasen. In der Depolarisationsphase öffnen sich spannungsgesteuerte Natrium-Ionenkanäle, wodurch Natrium-Ionen in das Axoninnere einströmen. Dies führt zu einer Verringerung der negativen Ladung im Zellinneren.

Die Repolarisationsphase beginnt etwa nach einer Millisekunde, wenn die Natrium-Ionenkanäle inaktiviert werden und sich gleichzeitig Kalium-Kanäle öffnen. Durch das Ausströmen von Kalium-Ionen wird das Ruhepotenzial wiederhergestellt.

Beispiel: Während der Depolarisation steigt die Spannung von -70mV auf bis zu +30mV an, was einer vollständigen Ladungsumkehr entspricht.

Refraktärzeit und Erregungsleitung

Die Refraktärzeit unterteilt sich in eine absolute und eine relative Phase. Während der absoluten Refraktärzeit sind die spannungsgesteuerten Natrium-Ionenkanäle nicht erregbar. Ein kugelförmiger Proteinanteil des Natriumionenkanals klappt bei der Inaktivierung zu und verhindert weitere Aktionspotentiale.

In der relativen Refraktärzeit sind die Kalium-Ionenkanäle noch geöffnet und die Membran hyperpolarisiert. Dies bedeutet, dass ein stärkerer depolarisierender Stromimpuls notwendig ist, um den Schwellenwert zu erreichen.

Fachbegriff: Die Hyperpolarisation bezeichnet einen Zustand, bei dem das Membranpotential negativer ist als das Ruhepotential.

Funktionelle Bedeutung der Synapsentypen im Nervensystem

Die unterschiedlichen Eigenschaften der Synapsentypen sind von großer Bedeutung für die Funktionsweise des Nervensystems und werden häufig in Neurobiologie Übungsaufgaben mit Lösungen thematisiert. Die elektrischen Synapsen ermöglichen eine nahezu verzögerungsfreie Signalübertragung, was sie für bestimmte Körperfunktionen unerlässlich macht.

Highlight: Die Geschwindigkeit der Signalübertragung an elektrischen Synapsen ist etwa 1000-mal schneller als an chemischen Synapsen.

Der Neuron Aufbau und Funktion spielt bei beiden Synapsentypen eine zentrale Rolle. Bei chemischen Synapsen ist die Signalübertragung komplexer und vielfältiger regulierbar. Die Nervenzelle Funktion wird hier durch verschiedene Neurotransmitter und deren Rezeptoren bestimmt, was eine differenziertere Informationsverarbeitung ermöglicht.

Die Dendriten Funktion ist dabei besonders wichtig für die Integration verschiedener Signale. An den Dendriten befinden sich meist die postsynaptischen Bereiche, die die chemischen Signale empfangen und in elektrische Potentialänderungen umwandeln. Der Axonhügel Funktion kommt eine besondere Bedeutung zu, da hier die Summation der eingehenden Signale stattfindet und über die Weiterleitung eines Aktionspotentials entschieden wird.