Aktionspotenziale

Aktionspotenziale bezeichnet eine schnelle, vorübergehende Veränderung des Membranpotentials in erregbaren Zellen, insbesondere Nervenzellen und Muskelzellen. Typischerweise ergibt sich aus einem Ruhepotential von etwa −70 mV eine Amplitude von rund 100 mV, sodass das Innere der Zelle kurzzeitig positiv wird. Der Impuls ist all-or-none: Überschreitet der Reiz den Schwellenwert (häufig ca. −55 mV), entsteht ein gleichförmiges Aktionspotenzial; unterhalb dieses Schwellenwerts tritt kein Ereignis auf.

Entstehung und Mechanismus: Die Depolarisation wird durch das rasche Öffnen spannungsabhängiger Natriumkanäle ausgelöst, Natrium strömt in die Zelle und das Membranpotential steigt schnell an. Anschließend schließen sich die Natriumkanäle, während Kaliumkanäle öffnen und Kalium aus der Zelle strömt, wodurch die Membran repolarisiert. In vielen Zellen folgt eine kurze Hyperpolarisation vor der Rückkehr zum Ruhepotential.

Refraktärperioden und Ausbreitung: Während der absoluten Refraktärzeit ist die Auslösung eines weiteren Aktionspotenzials unmöglich. In der relativen Refraktärzeit kann unter sehr starkem Reiz ein zweites Potenzial entstehen. Das Potenzial breitet sich entlang des Axons aus; die Leitungsgeschwindigkeit hängt vom Axondurchmesser und der Myelinisierung ab. Myelinisierte Axone zeigen eine saltatorische Leitung, bei der die Impulse sprunghaft von Schnürring zu Schnürring springen, was die Geschwindigkeit erhöht.

Bedeutung: Aktionspotenziale ermöglichen die schnelle neuronale Kommunikation, Muskelkontraktion und sekretorische Prozesse. Störungen der Erregungsbildung oder -leitung können zu neurologischen oder kardiologischen Erkrankungen beitragen.