Aktionspotential – Was ist das? Eine Definition

Ein Aktionspotenzial ist ein elektrisches Signal, das durch die Axone der Neuronen fließt. Es ist unidirektional, verläuft also nur in eine Richtung. Es bewirkt die Freisetzung von Neurotransmittern an den Synapsen der Neuronen. Auf diese Weise werden Impulse durch Nervenzellen weitergegeben.

Ein Reiz, der an den Dendriten oder am Zellkörper eines Neurons wahrgenommen wird, kann zu einer Depolarisation der Membran führen. Je größer die Intensität des Reizes, desto stärker die Depolarisierung der Membran. Wenn die Depolarisation jedoch einen bestimmten Schwellenwert, die Erregungsschwelle, erreicht, löst dies ein Aktionspotenzial aus, das sich entlang des Axons ausbreitet: Das ist der Nervenimpuls.

Das Ruhepotenzial eines Neurons liegt bei etwa -50 mV bis -55 mV und die Erregungsschwelle bei etwa 15 bis 20 mV. Das Aktionspotenzial entspricht einer Alles-oder-Nichts-Reaktion: Die Größe des Aktionspotenzials hängt nicht von der Intensität des Reizes ab. Wird die Schwelle also überschritten, wird ein Aktionspotential ausgelöst – egal, ob die Schwelle um 10mV oder um 100mV überschritten wird.

Aktionspotenzial und Öffnung von Ionenkanälen

Aktionspotenziale werden durch den Austausch von Ionen zwischen dem Inneren und Äußeren der Neuronen erzeugt. Dies geschieht durch Kanäle in der Membran, die auf Veränderungen des elektrischen Potenzials reagieren: Diese spannungsabhängigen Kanäle öffnen und schließen sich je nach Membranpotenzial. Es handelt sich dabei um Natrium– und Kaliumkanäle.

Damit Aktionspotentiale sich schneller ausbreiten können, sind die Axone der Nervenzellen isoliert. Dafür ist eine Myelinscheide um die Axone gewickelt. In bestimmten Abständen gibt es schmale Lücken in dieser Isolierschicht, die als Ranvier’sche Knoten (oder Schnürring) bezeichnet werden. Nur an diesen Knoten befinden sich Kanäle.

Die Aktionspotentiale breiten sich durch die saltatorische Erregungsleitung aus. Das heißt, sie “springen” von Knoten zu Knoten: An einem Knoten sorgen die Kanäle dafür, dass es zur Depolarisierung kommt. Diese reicht bis zum nächsten Knoten, wo sie bewirkt, dass die dort sitzenden Membrankanäle die Depolarisierung fortsetzen.

Ein Aktionspotenzial besteht aus vier Phasen

• in der Ruhephase sind die spannungsabhängigen Kanäle geschlossen
• während der Depolarisationsphase öffnen sich die Natriumkanäle
• während der Repolarisation schließen sich die Natriumkanäle und die Kaliumkanäle öffnen sich
• während der Hyperpolarisation sind die Natriumkanäle geschlossen und die Kaliumkanäle immer noch offen

Urhebender Autor: Redaktion Futura