Wat is depolarisatie?
Zenuwcellen hebben een negatieve elektrische lading over hun plasmamembranen, bekend als het rustpotentieel. Het plasmamembraan is een dunne grenslaag die de zenuwcel omsluit en het rustpotentieel bestaat omdat de binnenkant van de cel negatief is geladen in vergelijking met de buitenkant. Wanneer een neurotransmitter, een chemische stof die signalen tussen zenuwcellen draagt, bij het membraan aankomt, of het membraan mechanisch wordt verstoord, verandert de lading over het membraan en wordt positiever. Deze verandering staat bekend als depolarisatie en, als het een bepaald niveau bereikt, ontstaat er een actiepotentiaal, waarbij een elektrische impuls langs de zenuw wordt overgedragen. Na een actiepotentiaal wordt het membraan opnieuw gepolariseerd, wordt het opnieuw negatief geladen en herstelt het rustpotentiaal.
Het rustpotentieel van zenuwcelmembranen wordt gecreëerd door ongelijke concentraties van positief geladen natriumionen en kaliumionen aan elke kant van het membraan. Er is meer kalium in de cel en meer natrium buiten de cel. De reden hiervoor is een natrium-kaliumpomp in het celmembraan, die natrium actief uit de cel en kalium naar de cel verplaatst.
Er zijn kanalen in het membraan waardoor natrium- en kaliumionen kunnen reizen, maar wanneer het membraan in rust is, zijn de natriumkanalen gesloten en zijn slechts enkele van de kaliumkanalen open. Natriumionen worden gedwongen buiten de cel te blijven, terwijl sommige kaliumionen uit de cel ontsnappen en zich via de open kanalen bij hen voegen. Het netto resultaat is dat meer positief geladen ionen buiten de cel terechtkomen dan binnen, en dit creëert de negatieve lading over het membraan, bekend als het rustpotentieel, die nodig is als neuron depolarisatie moet optreden.
Voor een actiepotentiaal moet eerst de zenuwcel worden gestimuleerd door te worden uitgerekt of door de komst van een neurotransmitter. Een depolariserend effect treedt dan op omdat natriumkanalen zich openen en natrium in de cel toelaten, waardoor het aantal positief geladen ionen in de cel toeneemt en de elektrische potentiaal over het membraan positiever wordt. Zodra de depolarisatie een drempelniveau bereikt, openen veel natriumkanalen tegelijk en treedt een actiepotentiaal op, waar plotselinge volledige depolarisatie van het membraan plaatsvindt, waarbij depolarisatie ook in een golf langs de zenuwcel passeert.
Na depolarisatie treedt repolarisatie op na een kort interval dat bekend staat als de refractaire periode. Gedurende die periode heeft elke verdere stimulus die op de cel wordt toegepast geen effect. De vuurvaste periode duurt slechts een fractie van een seconde, waardoor een zenuw vele keren kan vuren in de ruimte van één seconde. Repolarisatie houdt in dat kaliumionen eerst uit de cel komen, voordat natrium actief wordt weggepompt. Zodra de membraanpotentiaal de noodzakelijke negatieve lading heeft bereikt, wordt de rustpotentiaal bereikt en is de zenuw weer klaar om te vuren.