Kann mir jemand das Schaubild zum Aktionspotenzial erklären, insbesondere, was mit der Amplitude der Erregung gemeint ist?

Hi,

ein Nervenimpuls beruht darauf, dass ab einer gewissen Depolarisation der Nervenzellmembran, der sog. Impulsschwelle oder dem Schwellenpotential, die Natrium-Kanäle lawinenartig öffnen. So wird ein Aktionspotential (AP) generiert. Die Natrium-Kanäle sind also spannungsabhängig. Im Ruhepotential machen sie nix (bleiben geschlossen). Diese lawinenartige Depolarisation der Nervenzellmembran ist bei dir oben gezeigt die y-Achse "Amplitude der Erregung" würde normalerweise die Einheit "Millivolt" [mV] bekommen. Mit "Amplitude" ist die Höhe dieses Gipfels gemeint, also die Höhe des Ausschlags auf der y-Achse. 

Ca. 1 Millisekunde nach diesem Ereignis ist der Nervenimpuls weg, d.h. die Membran ist wieder repolarisiert, mit der alten Ionenverteilung von vorher, auch das geht aus deiner Abb. hervor, wobei die Einteilung der Zeitachse ebenfalls fehlt und man hier nur raten kann, wir bewegen uns aber im Bereich von Millisekunden [ms].

Eine weitere Millisekunde sind die Natrium-Kanäle darüber hinaus inaktiviert, man sagt dazu, die Kanäle (und somit das Neuron) sind refraktär.

In dieser zusätzlichen 1 Millisekunde sind die Natrium-Kanäle nicht auslösbar, ihre Impulsschwelle ist unendlich hoch. Mit keinem Reiz, egal wie stark er wäre, könnte man dann ein AP hervorrufen. Das ist die "absolute Refraktärzeit". Während der absoluten Refraktärzeit können Natrium-Kanäle nicht ausgelöst werden. Das sorgt dafür, dass APs voneinander getrennte Ereignisse bleiben und über die Membran eine Richtung nehmen und nicht ggf. zurücklaufen, weil die gerade ausgelösten Kanäle, von denen das AP kommt, kurzfristig nicht nochmals ausgelöst werden könnten.

Daran schließt sich die "relative Refraktärzeit" an, wo man aus deiner Abbildung (unten) entnehmen kann, dass die Membranerregbarkeit bereits wieder zunimmt, d.h. die Impulsschwelle der Nervenzelle sinkt zurück auf den alten Wert der Erregbarkeit. Während dieser Phase ist eine Auslösung von Aktionspotentialen zwar möglich, jedoch mit zwei Auffälligkeiten: 

1.) Ist eine höhere Reizstärke nötig, um in der relativen Refraktärzeit weitere Aktionspotentiale auszulösen. Vgl. die Signatur für den Reiz, dort kann man sehen, dass der depolarisierende Reiz (Reizstrom) stärker ist, um ein AP auszulösen. Das hängt unmittelbar mit der im unteren Teil der Abbildung gezeigten Eigenschaft des Neurons zusammen, wo die Membranerregbarkeit aufgetragen ist. Es zeigt sich, dass die Membranerregbarkeit in der relativen Refraktärzeit noch herabgesetzt ist. 

Das heißt nix anderes, als dass die Impulsschwelle erhöht ist. Geringe Membranerregbarkeit = höhere Impulsschwelle oder höheres Schwellenpotential, um ein AP auszulösen = stärkerer notwendiger Reizstrom. Hohe bzw. normale Membranerregbarkeit = geringe oder normal hohe Impulsschwelle oder Schwellenpotential zur Auslösung eines AP.

2.) fallen die Aktionspotentiale, wenn sie in der relativen Refraktärzeit ausgelöst werden, kleiner aus, mit einer geringeren Amplitude. Erst nach Abschluss der relativen Refraktärzeit sind wieder normale Aktionspotentiale möglich (rechts).

Aus diesem Verhalten der Nervenzelle ergibt sich eine maximale Impulsfrequenz. 

Wenn 1 AP 1 ms dauert und die Na-Kanäle 1 weiter ms refraktär bleiben, kann eine maximale Impulsfrequenz von 1 Sekunde / 2ms = ca. 500/Sek. erreicht werden.

Das wären mit anderen Worten 500 Hertz. Wobei 500 pro Sek. nur ein realistischer Anhaltswert ist. Das muss nicht immer genau bei 500 Hertz liegen, sondern variiert, abhängig vom Zelltyp, zwischen ca. 100 und 1000 Hertz. 

Die Refraktärität beschränkt die maximale Frequenz von Aktionspotentialen. Der Sinn besteht darin, dass die Impulse nicht miteinander verschmelzen, sondern diskrete Impulse bleiben, auch wenn sie mit einer hohen Rate (Frequenz) aufeinanderfolgend übertragen werden, bleiben sie einzelne Ereignisse. Andererseits ergibt sich durch die Maximalfrequenz der AP's eine Beschränkung der Menge, der in einem Zeitabschnitt übermittelbaren Information. Gruß, Cliff

Reize durchnumeriert:

Achtung APs folgen dem Reiz zeitlich versetzt!

1) R schwach: Amplitude=Höhe des APs maximal: R traf auf voll erregbare Membran.

2) R stark: kein AP: R traf auf absolute Refraktärphase

3) R stark: Amplitude aber schwach: R traf auf rel. Refraktärphse.

4) R stark: Amplitude fast wieder wie bei 1, da rel. Refraktärphse fast vorbei

5) R schwach: Amplitude maximal, da Refraktärphase vorbei.

Eine Amplitude ist der größte Ausschlag, wird auch als Peak oder Overshot bezeichnet.

Infos zm AP gibt es überall, hier z.B.

http://www.u-helmich.de/bio/neu/1/12/121/1213-Aktionspotenzial-Phasen.html