Neurobiologie- Ruhe- und Aktionspotenzial

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Kleiner Tipp für das Lernen von neurologischen Sachverhalten: Schau dir deine Hand an, schau dir deinen Körper an. Jedes mal, wenn du deine Finger bewegst, passiert genau das, was ich dir gleich erzähle, an tausenden von Nervenzellen in einer Wahnsinnigen Geschwindigkeit. Dieser Gedanke hat mich so dermaßen fasziniert... Das was ich dir gleich erzähle ist der kleinste Teil jeder Handlung und jedes Gedankens. So gesehen ist das gleich viel interessanter. :)

Also...stell dir vor du schaust auf eine Zellmembran. Die Zellmembran ist in deiner Sicht ein Strich. Oben ist das, was außerhalb der Zellmembran ist, unten vom Strich ist das was innerhalb der Zellmembran ist. Zwischen außen und innen besteht ein Spannungsunterschied, der durch unterschiedlich geladene Ionen hervorgerufen wird. Beim Ruhezustand liegt der etwa bei -70 mv (manche Quellen sagen auch -90mV).
Ein Aktionspotential folgt der "Alles oder nichts"-Regel. D.h. es gibt kein einzelnes "starkes" oder "schwaches" Aktionspotential. Es gibt nur eins oder es gibt keins. Anzahl, Dauer und Verrechnung an der Synapse bestimmten die Stärke eine Signals, nicht das einzelne AP.

Wenn wir uns die Vorgänge bei einem AP anschauen, schauen wir immer auf einen kleinen Abschnitt der Membran.

Es gibt vier Phasen eines Aktionspotentials:

  • Initiationsphase, in welcher die Phase langsam Depolarisiert wird - d.h. sie wird weniger negativ. In dieser Phase kann die Erregung noch so schwach sein, dass der sogenannte "Schwellenwert" nicht erreicht wird und es zu keinem AP kommt

    • Aufstrich. Das passiert wenn das Schwellenpotential (je nach Quelle -50mV bis -30mV) erreicht ist. Dann depolarisiert das "Nervenmembranstückchen" extrem schnell.

    • Das Maximum wird mit +30mV/+20mV erreicht, dann fällt die Spannung wieder. Repolarisation nennt man das.

    • Die Spannung fällt kurz unter das der Ruhephase zurück und versucht sich wieder zu normalisieren. Diese Phase ist die sogenannte Hyperpolarisation. Diese Phase führt zur Refräktärzeit, d.h. In dieser Phase kann die Zellmembran nicht nochmal depolarisiert werden. Man muss warten, bis das alles wieder auf dem Ruhezustand ist.

Zur Erklärung der kompletten ionen-Vorgänge bleibt mir grade nicht wirklich die Zeit. Wichtig ist, dass spannungsabhängigen Ionenkanäle durch die Spannung am Stückchen der Membran davor geöffnet werden können. In kurz passiert dann das:

Initationphase: Spannung wird erhöht durch eine anliegende Synapse, die ein Signal abgibt oder durch die Öffnung Spannungsabhängiger Na+/Ca2+ Kanäle.

Depolarisation: Spannungsabhängige Natriumkanäle öffnen sich. Natriumionen treten ein (wegen osmanischem Druck, also außen sind mehr Natriumionen als Innen) und machen das innere des Axons immer positiver. Dadurch öffnen sich immer mehr Natriumkanäle. Dadurch kommt es zu diesem "Schuss" nach oben, der das AP so auszeichnet.

Repolarisation: Spannungsabhängige Natriumkanäle werden inaktiv/schließen sich. Es öffnen sich K+ Kanäle. Die sind auch spannungsabhängig, aber ziemlich lahme Enten, also fangen die erst jetzt an. K+ Ionen gehen dann von innen nach außen (wieder osmanischer Druck). Da immer mehr "+" -Ionen die Zelle verlassen, wird die Spannung wieder negativer.

In der Refräktärzeit befindet sich die Zelle, weil das ganze Ursprüngliche Ionengleichgewicht (Natrium außen, Kalium innen, C2+ sich drin) völlig durcheinander ist. Das wird mithilfe der sogenannten "Kalium- Natrium - Ionenpumpe" wieder normalisiert. Die bringt einfach drei Na+ nach draußen, während sie 2 K+ nach innen packt. :)

Ich hoffe ich konnte helfen.

Lg

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