Was ist ein ruhendes Neuron?
Ein Neuron ist ein Element des Nervensystems, das dafür verantwortlich ist, Informationen über elektrochemische Signale im gesamten Gehirn zu empfangen und zu übertragen. Informationen wandern durch das Gehirn in Form eines Aktionspotentials oder eines Nervenimpulses. Dies kehrt die elektrische Ladung eines ruhenden Neurons und sein Zellmembranpotential um. Wenn ein Neuron kein Aktionspotential erzeugt, spricht man von einem ruhenden Neuron. In Ruhe hat ein Neuron eine innere Zellmembran, die relativ zur Außenseite der Zellmembran negativ geladen ist.
Eine Zellmembran ist eine äußere Grenze um ein Neuron. Es besteht aus einer doppelten Schicht von Lipiden oder Fetten, und hier befinden sich Proteine, wie z. B. Ionenkanäle. Die Lipid-Doppelschicht fungiert als Barriere und hält über Ionenpumpen und Ionenkanäle eine Aufteilung der elektrischen Ladungen über die Zellmembran aufrecht. Ionenpumpen stellen Ionenkonzentrationsgradienten in der Membran her und bewegen Ionen gegen ihre Konzentrationsgradienten in das Neuron hinein und aus diesem heraus. Ionenkanäle arbeiten im Gegensatz zu Ionenpumpen und ermöglichen es bestimmten Ionen, sich über die Zellmembran in Richtung ihres Konzentrationsgradienten zu bewegen.
Die Potentialdifferenz über die Zellmembran eines ruhenden Neurons wird als ruhendes Membranpotential bezeichnet. Es ist die elektrische Energie über die Membran einer nicht stimulierten, elektrisch erregbaren Zelle. Die Ruhepotentiale der Neuronen reichen von minus 60 Millivolt (mV) bis minus 90 Millivolt, liegen aber normalerweise bei minus 65 Millivolt. Potentialunterschiede über die Zellmembran treten auf, weil die Ionenkonzentration innerhalb und außerhalb der Zelle unterschiedlich ist und weil Zellmembranen für diese bestimmten Ionen durchlässig oder porös sind.
Eine Zellmembran hat eine intrazelluläre Flüssigkeit mit einer hohen Konzentration an Kaliumionen, die durch negativ geladene Ionen oder Anionen ausgeglichen wird. Die Zellmembran ist für diese speziellen Anionen undurchlässig, was bedeutet, dass sich diese Ionen nicht über die Zellmembran bewegen können. Die Flüssigkeit außerhalb der Zellmembran bildet eine verdünnte Natriumchloridlösung.
Ein ruhendes Neuron strömt Natriumionen über Natriumionenkanäle durch die Zellmembran in das Neuron. Dies wird dann durch einen Ausfluss von Kaliumionen über Kaliumionenkanäle ausgeglichen. In Ruhe oder wenn eine neuronale Membran polarisiert ist, bleibt das Membranpotential in der Nähe des Kaliumgleichgewichtspotentials. Dies bedeutet, dass die neuronale Membran hauptsächlich aus Kaliumionen besteht. Eine neuronale Membran wird depolarisiert, wenn sie ein Anregungssignal oder ein Aktionspotential empfängt, was zu einem Zustrom von Natriumionen und einem Neuron führt, das nicht mehr ruht oder inaktiv ist.