Was bewirkt, dass sich ein elektrischer Impuls durch ein Neuron bewegt?

Die Bewegung elektrischer Impulse durch ein Neuron wird als Aktionspotential bezeichnet. Sie entsteht durch Veränderungen des elektrischen Potentials an der Zellmembran des Neurons. Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Erklärung, was dazu führt, dass sich ein elektrischer Impuls durch ein Neuron bewegt:

1. Ruhepotential:Neuronen behalten ein Ruhepotential bei, bei dem das Innere des Neurons im Verhältnis zur Außenseite negativ ist. Dieser Unterschied im elektrischen Potential wird durch die ungleichmäßige Verteilung von Ionen (geladenen Teilchen) über die Zellmembran aufrechterhalten.

2. Depolarisation:Wenn ein Neuron einen Reiz empfängt, der einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird die Zellmembran für Natriumionen (Na+) durchlässiger. Natriumkanäle öffnen sich und ermöglichen den Einstrom von Na+-Ionen in das Neuron, wodurch das Innere weniger negativ wird. Diese Anfangsphase wird Depolarisation genannt.

3. Aktionspotential:Wenn die Depolarisation ein kritisches Niveau erreicht, das als Schwellenpotential bezeichnet wird, löst sie ein Aktionspotential aus. Während eines Aktionspotentials kehrt sich das Membranpotential schnell um und das Innere des Neurons wird im Verhältnis zum Äußeren positiv. Dies wird durch die Öffnung spannungsgesteuerter Natriumkanäle verursacht, was zu einem massiven Einstrom von Na+-Ionen führt.

4. Repolarisation:Fast unmittelbar nach dem Höhepunkt des Aktionspotentials öffnen sich spannungsgesteuerte Kaliumkanäle (K+). K+-Ionen strömen aus dem Neuron, wodurch das Membranpotential auf seinen negativen Ruhewert zurückkehrt. Dieser Vorgang wird Repolarisation genannt.

5. Hyperpolarisation:In manchen Fällen bleiben die K+-Kanäle für einen kurzen Zeitraum länger offen als nötig, um das Ruhepotential wiederherzustellen, was zu einem leichten Überschießen der Negativität innerhalb des Neurons führt. Diese Phase wird als Hyperpolarisation bezeichnet.

6. Refraktärperioden:Nach einem Aktionspotential durchläuft das Neuron Refraktärperioden. Die absolute Refraktärzeit ist eine kurze Phase, in der das Neuron auch bei starken Reizen kein weiteres Aktionspotenzial erzeugen kann. Es folgt die relative Refraktärzeit, in der das Neuron ein Aktionspotential erzeugen kann, dafür aber einen stärkeren Reiz benötigt.

Durch die Abfolge von Depolarisation, Aktionspotential, Repolarisation und Refraktärperioden breitet sich der elektrische Impuls über die gesamte Länge des Neurons aus und transportiert das Signal zu seinem Ziel.