Was sind die Stufen des Aktionspotentials?
Normalerweise werden die Stufen des Aktionspotentials in fünf Schritten zusammengefasst, von denen die ersten beiden die Anstiegs- und die Überschwingungsphase sind. Die drei letzteren Schritte wären die Fall-, die Unterschwingungs- und die Erholungsphase. Einige Quellen, ob Physiologen oder Lehrbücher, enthalten manchmal eine anfängliche Ruhephase vor der Anstiegsphase, wenn die Stufen des Aktionspotentials aufgezählt werden, wahrscheinlich um den Status quo des Neurons zu veranschaulichen, bevor das Aktionspotential beginnt.
Aktionspotential ist ein Ereignis, das zwischen Neuronen stattfindet, um Botschaften vom Gehirn an die verschiedenen Körperteile zu senden, sei es für freiwillige oder unfreiwillige Aktionen. Aktionspotential kann im einfachsten Sinne als kurze elektrische Impulse beschrieben werden, die im Zellkörper des Neurons entstehen. Diese Impulse entstehen durch den Austausch positiver und negativer Ionen, wenn Kalium- und Natriumionen austreten und in den Zellkörper gelangen. Der „Funke“ aus dem Austausch wandert dann über das Axon oder den stammartigen Teil des Neurons zu einem anderen Neuron und der Zyklus geht weiter. In vielen Fällen, in denen das Gehirn viele „Botschaften“ „senden“ muss, kann in einer Reihe, die als „Spike Train“ bezeichnet wird, ein Aktionspotenzial auftreten.
Ein Neuron enthält normalerweise positiv geladene Kaliumionen (+ K), während sich die ebenfalls positiv geladenen Natriumionen (+ Na) in der Peripherie der Neuronen befinden. Während der Ruhephase ist das Neuron inaktiv und enthält ein „elektrisches Potential“ von -7 Millivolt (mV). Diese negative Ladung wird von der Natrium-Kalium-Pumpe des Neurons aufrechterhalten, die zwei + K-Ionen einbringt, während drei + Na-Ionen aus der Membran transportiert werden. Wenn das Gehirn eine Nachricht „sendet“, gelangt eine signifikante Menge an + Na-Ionen in das Neuron, und es treten die Phasen des aufsteigenden und überschießenden Aktionspotentials auf. In diesen Stadien erfährt das Neuron eine "Depolarisation" und wird aufgrund des Eintritts von + Na-Ionen positiv geladen.
Das Neuron erreicht das Überschwingungsstadium, wenn seine positive Ladung 0 mV überschreitet. Je positiver das Neuron geladen wird, desto mehr Natriumkanäle öffnen sich und desto mehr + Na-Ionen strömen ein, wodurch die Kalium-Natrium-Pumpe die Ionen schwerer ausführt. Um positive Ionen auszulassen, öffnen sich die Kaliumkanäle, sobald sich die Natriumkanäle schließen, und es finden fallende und unterschießende Phasen des Aktionspotentials statt. In diesen Phasen erfährt das Neuron eine "Repolarisation" und wird negativer geladen, so dass die Ladung im Unterschwingungsstadium, auch als "Hyperpolarisation" bekannt, unter -70 mV absinkt.
Nachdem sich sowohl der Kalium- als auch der Natriumkanal geschlossen haben, bringt die Natrium-Kalium-Pumpe + K-Ionen effektiver ein und führt + Na-Ionen aus. In dieser letzten Erholungsphase kehrt das Neuron zu seinem normalen Zustand von -7 mV zurück, bis eine weitere Episode des Aktionspotentials auftritt. Es ist sehr interessant zu wissen, dass all diese Phasen des Aktionspotentials in nur zwei Millisekunden auftreten.