Inhalt der Folge:

• Im heutigen Podcast geht es um die Entstehung und den genauen Ablauf eines Aktionspotentials!

Das Aktionspotential

Definition

Das Aktionspotential beschreibt eine kurzweilige, immer gleich ablaufende Abweichung des Membranpotentials einer Nervenzelle vom Ruhepotential, die als elektrisches Signal über die Axone weitergeleitet werden kann.

Bildlich gesprochen sind die Aktionspotentiale die Sprache der Nervenzellen, die ihnen die Kommunikation miteinander, mit den Muskeln usw. ermöglichen.

Der genaue Ablauf eines Aktionspotentials

1. Ruhepotential

   • Während des Ruhepotentials beträgt das Membranpotential eine Spannung von ungefähr [-70mV].
   • Wenn du mit der Entstehung des Ruhepotentials von Nervenzellen noch nicht vertraut bist, hör dir gerne die letzte Folge an: Folge 023 – Entstehung des Ruhepotentials | Neurobiologie Teil 3

2. Alles-oder-Nichts-Gesetz

   • Über die Dendriten werden Reize von umliegenden Nervenzellen aufgenommen, verrechnet und zum Axonhügel weitergeleitet.
   • Man unterscheidet zwischen erregenden Reizen / Synapsen, die das Membranpotential positiver werden lassen und hemmenden Reizen / Synapsen, die das Membranpotential negativer werden lassen.
   • Diese ankommenden Reize müssen zusammen einen bestimmten Schwellenwert von [-50mV] überschreiten, um ein Aktionspotential auszulösen.
   • Ist dies der Fall, entsteht am Axonhügel ein Aktionspotential, dass immer gleich abläuft und über das Axon weitergeleitet wird.
   • Wird die Schwelle von [-50mV] nicht überschritten, passiert nichts!
   • Dieses Prinzip wird „Alles-oder-Nichts-Gesetz“ genannt!

3. Depolarisation

   • Die Depolarisation beschreibt die schnelle Änderung des Membranpotentials vom Ruhepotential [-70mV] hin zu einer positiven Spannung von [+50mV].
   • Reichen die Reize aus, um den Schwellenwert von [-50mV] zu überschreiten, kommt es zur Depolarisation.
   • Es kommt zur Öffnung von spannungsgesteuerten Natrium-Ionenkanälen, die sich am Axonhügel befinden und daraufhin zum Einstrom von Natrium-Ionen in das Zellinnere.
   • Der Einstrom der positiv geladenen Natrium-Ionen sorgt dafür, dass das Membranpotential positiver wird.
   • Durch die Änderung des Membranpotentials öffnen sich weitere spannungsgesteuerte Natrium-Ionenkanäle und noch mehr Natrium-Ionen strömen ein.
   • Das Membranpotential steigt dadurch auf [+50mV]!

4. Repolarisation

   • Die Repolarisation beschreibt die schnelle Wiederherstellung des Ruhepotentials von [-70mV].
   • Nach der Depolarisation schließen sich die Natrium-Ionenkanäle wieder recht schnell.
   • Danach sind sie für eine kurze Zeit inaktiv und nicht zu öffnen, dies ist die sogenannte Refraktärphase!
   • Während der Refraktärphase können selbst starke Reize kein neues Aktionspotential auslösen.
   • Erst nach Wiederherstellung des Ruhepotentials können die Natrium-Ionenkanäle erneut geöffnet werden.
   • Um das Ruhepotential wiederherzustellen, öffnen sich nun spannungsgesteuerte Kalium-Ionenkanäle.
   • Die positiv geladenen Kalium-Ionen beginnen aus dem Zellinneren auszuströmen, wodurch das Membranpotential wieder sinkt.
   • Die Kalium-Ionenkanäle schließen sich erst wieder, wenn das Ruhepotential von [-70mV] wiederhergestellt ist.

5. Hyperpolarisation

   • Die Kalium-Ionenkanäle sind im Vergleich zu den Natrium-Ionenkanälen beim Schließen etwas träger.
   • Es dauert ein wenig länger, bis alle Kalium-Ionenkanäle wieder geschlossen sind.
   • In diesem Zeitraum diffundieren noch ein paar Kalium-Ionen aus der Zelle heraus und die Spannung sinkt kurzfristig auf [-80mV] also unter das Ruhepotential.

6. Ruhepotential

   • Zum Schluss müssen die Ionenkonzentrationsunterschiede wieder ausgeglichen werden und das Ruhepotential wiederhergestellt werden.
   • Verantwortlich dafür sind die Natrium-Kalium-Pumpen, die wir in der letzten Folge ausführlich besprochen haben: Folge 023 – Entstehung des Ruhepotentials | Neurobiologie Teil 3.

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