Wat is actiepotentiële geleiding?

Actiepotentiaalgeleiding is het proces van hoe de spanningsgradiënt of het verschil in elektrische lading in een cel wordt doorgegeven aan anderen of door een zenuwcel. De lading buiten een celmembraan is meestal negatief, terwijl het aan de binnenkant positief is. Met zenuwcellen, of neuronen, maken eiwitten die positief geladen deeltjes, ionen genoemd, over het membraan kanaliseren meestal veranderingen in actiepotentiaal mogelijk. Veranderingen in de stroom van deze deeltjes kunnen het ladingsverschil vergroten of verkleinen en normaal bepalen of signalen worden geleid of niet. Geleiding wordt meestal geleid door de stroom van ionen, die normaal over een bepaalde afstand langs een axon optreedt voordat deze over het celmembraan gaat.

In het zenuwstelsel hebben sommige cellen relatief korte axonen, terwijl anderen verlengingen hebben die langere afstanden afleggen. Actiepotentiaalgeleiding wordt ook beïnvloed door axondiameter. Als het breder is, kunnen meer ionen door het axon gaan en meer stroom geleiden. De geleidingsafstand is meestal korter voor neuronen met een grotere diameter.

Depolarisatie van celmembranen wordt verspreid door actiepotentiaalgeleiding. Zenuwcellen ondergaan meestal ook een rustfase die een refractaire periode wordt genoemd, gedurende welke de kanalen voor geladen deeltjes niet openen. Elektrische signalen kunnen daarom in één richting van het cellichaam naar het einde van het axon gaan; dit kan ook bepalen hoe vaak een neuron in een bepaalde tijd kan vuren.

Actiepotentiaalgeleiding wordt vaak geholpen door coatings van myeline, die over het algemeen bestaat uit lagen van gliale cellen. Met myeline bedekte cellen kunnen zenuwimpulsen verder geleiden omdat de ionen de coating niet kunnen binnendringen. Knopen tussen gliale cellen vormen breuken in een myelineschede waar hormonen en ionkanalen doorheen kunnen. Actiepotentiaalgeleiding vindt meestal zeer snel plaats tussen deze knooppunten zonder verlies van signaalsterkte. Als myeline afbreekt, kan de geleiding van actiepotentialen in zenuwvezels worden verstoord, wat soms leidt tot aandoeningen zoals Multiple Sclerose (MS) waarin lichaamsfuncties worden beïnvloed door een gebrek aan zenuwsignalen.

Stromen stromen meestal door cellen omdat de lading en elektrische potentiaal verschillen afhankelijk van de locatie. Actiepotentiaalgeleiding maakt in het algemeen stromen mogelijk om langs de gehele lengte van een axon, aan de binnenkant van het membraan, te stromen. Wanneer stromen het membraan kruisen, bijvoorbeeld in spiercellen, veroorzaakt het verschil in ladingen meestal een stroom in de tegenovergestelde richting aan de buitenkant. Elektrisch potentieel en impulssnelheid kunnen worden berekend met behulp van wiskundige vergelijkingen die zowel de intensiteit van het actiepotentiaal als de fysieke afstand in rekening brengen.