18.7
Das Aktionspotential, eine spezifische Ladungsänderung über die Zellmembran, ist der primäre Weg, auf dem sich elektrische Signale im Nervensystem ausbreiten. Neuronen haben typischerweise ein Ruhepotential von etwa negativen 70 Millivolt. Wenn sie Signale wie Neurotransmitter empfangen, kann ihr Membranpotential hyperpolarisieren, abnehmen oder depolarisieren, zunehmen.
Wenn ein Neuron auf das Schwellenpotential depolarisiert wird, öffnen sich an dem Punkt, an dem ein Aktionspotential ausgelöst wird, spannungsgesteuerte Natriumkanäle. Aufgrund der Aktivität der Natrium-Kalium-Pumpe gibt es eine größere Konzentration von Natriumionen außerhalb der Neuronen und eine größere Konzentration von Kaliumionen innerhalb. Wenn sich die Natriumkanäle öffnen, stürzt Natrium den Gradienten hinunter.
Der Zufluss positiver Ladung erhöht das Membranpotential schnell auf etwa plus 40 Millivolt, dem Höchstwert des Aktionspotentials. Natriumkanäle werden dann inaktiviert, wodurch verhindert wird, dass mehr Natrium einströmt. Außerdem öffnen sich jetzt spannungsgesteuerte Kaliumkanäle, so dass Kalium den Gradienten hinunter fließen kann, wodurch das Membranpotential verringert wird.
Die Membran wird kurzzeitig hyperpolarisiert, was als Refraktärperiode bezeichnet wird und die Wahrscheinlichkeit eines neuen Aktionspotentials stark verringert, bis das Ruhepotential wiederhergestellt ist. In myelinisierten Axonen wird das Aktionspotential an jedem Knoten von Ranvier regeneriert, sodass das Signal über große Entfernungen zuverlässig und schnell übertragen werden kann.
Neuronen kommunizieren durch das Feuern von Aktionspotentialen. Dabei handelt es sich um elektrochemische Signale, die sich entlang des Axon…
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