Was ist Aktionspotentialleitung?
Aktionspotentialleitung ist der Prozess, wie der Spannungsgradient oder die Differenz der elektrischen Ladung in einer Zelle auf andere oder durch eine Nervenzelle weitergegeben wird. Die Ladung außerhalb einer Zellmembran ist typischerweise negativ, während sie im Inneren positiv ist. Bei Nervenzellen oder Neuronen ermöglichen Proteine, die positiv geladene Teilchen, sogenannte Ionen, durch die Membran leiten, normalerweise Änderungen des Aktionspotentials. Änderungen im Fluss dieser Partikel können die Ladungsdifferenz erhöhen oder verringern und steuern normalerweise, ob Signale geleitet werden oder nicht. Die Leitung wird normalerweise durch den Ionenfluss geführt, der normalerweise über eine bestimmte Distanz entlang eines Axons stattfindet, bevor er die Zellmembran passiert.
Im Nervensystem haben einige Zellen relativ kurze Axone, während andere Verlängerungen aufweisen, die längere Strecken zurücklegen. Das Aktionspotential wird auch vom Axondurchmesser beeinflusst. Wenn es breiter ist, können mehr Ionen das Axon passieren und mehr Strom leiten. Der Leitungsabstand ist jedoch für Neuronen mit größerem Durchmesser gewöhnlich kürzer.
Die Depolarisation von Zellmembranen wird durch Aktionspotentialleitung verbreitet. Nervenzellen durchlaufen typischerweise auch eine Ruhephase, die als Refraktärperiode bezeichnet wird, während der sich die Kanäle für geladene Partikel nicht öffnen. Elektrische Signale können daher in einer Richtung vom Zellkörper zum Ende des Axons gelangen; Dies kann auch steuern, wie oft ein Neuron in einer bestimmten Zeitspanne feuern kann.
Das Aktionspotential wird häufig durch Myelinbeschichtungen unterstützt, die im Allgemeinen aus Schichten von Gliazellen bestehen. Mit Myelin bedeckte Zellen können Nervenimpulse weiterleiten, da die Ionen die Beschichtung nicht durchdringen können. Knoten zwischen Gliazellen bilden Brüche in einer Myelinscheide, durch die Hormone und Ionenkanäle gelangen können. Die Weiterleitung des Aktionspotentials erfolgt normalerweise sehr schnell zwischen diesen Knoten, ohne dass die Signalstärke abnimmt. Wenn Myelin abgebaut wird, kann die Weiterleitung von Aktionspotentialen über die Nervenfasern unterbrochen werden, was manchmal zu Erkrankungen wie Multiple Sklerose (MS) führt, bei denen die Körperfunktionen durch einen Mangel an Nervensignalen beeinträchtigt werden.
Ströme fließen normalerweise durch Zellen, da sich Ladung und elektrisches Potential je nach Standort unterscheiden. Durch die Aktionspotentialleitung können im Allgemeinen Ströme entlang der gesamten Länge eines Axons auf der Innenseite der Membran fließen. Wenn Ströme über die Membran fließen, zum Beispiel in Muskelzellen, bewirkt der Ladungsunterschied normalerweise einen Fluss in die entgegengesetzte Richtung nach außen. Das elektrische Potential und die Impulsgeschwindigkeit können unter Verwendung mathematischer Gleichungen berechnet werden, die die Intensität des Aktionspotentials sowie die physikalische Entfernung berücksichtigen.