Hva er handlingspotensiale?

Potensiell, eller potensiell forskjell, oppstår når det er en forskjell i elektrisk ladning mellom to punkter. Denne forskjellen i ladning skyldes vanligvis en konsentrasjon av motsatt ladede ioner på hvert punkt. Handlingspotensial oppstår når det er en plutselig og skarp endring i potensialforskjellen over membranen til en nervecelle som blir forplantet langs cellens lengde.

Når en nerveimpuls ikke overføres, har innsiden av nervecellen en negativ ladning og utsiden en positiv. Det sies å være i hviletilstand, så potensialforskjellen på dette tidspunktet er hvilepotensialet. Forskjellen i ladninger skyldes at mengder av ioner blir funnet i og rundt cellen. Når det gjelder nerveceller, skyldes potensialforskjellen natrium- og kaliumioner.

Alle nerveimpulser er ioniske. Når nervecellen er i ro, er det forskjellige konsentrasjoner av kalium og natriumioner på hver side av membranen. Denne forskjellen opprettholdes av natrium-kaliumpumper i membranen. Denne pumpen pumper natriumioner ut av cellen og kaliumioner i.

Kalium- og natriumioner diffunderer over membranen på grunn av forskjellen i konsentrasjonen på hver side. Kaliumioner kan lett diffundere ut av cellen, men membranen er relativt ugjennomtrengelig for at natriumioner diffunderer. Det samlede resultatet er at innsiden av nervecellen har en negativ ladning i forhold til utsiden av cellen.

Når nervecellen stimuleres og en impuls settes i gang, blir situasjonen øyeblikkelig snudd. Innersiden av cellen blir positiv og utsiden negativ. Denne plutselige reverseringen av hvilepotensialet som følger med impulsen, er handlingspotensialet. Et handlingspotensial er ekstremt kortvarig, så en impuls er faktisk en bølge av depolarisering, eller handlingspotensialer, som passerer langs cellen.

Under en impuls blir cellemembranen permeabel for natriumioner. Natriumionene har en veldig høy konsentrasjon utenfor membranen, så de diffunderer raskt inn i cellen. Dette skjer veldig raskt og reverserer hvilepotensialet. Med så mange positive ioner som nå er funnet i cellen, har innsiden en positiv ladning i forhold til utsiden.

Sodiumioner kan komme inn i cellen gjennom ionekanaler. Når cellen hviler, forblir ionekanalene lukket og forhindrer at natriumionene kommer inn i cellen. Når de blir stimulert av en impuls, åpner de seg og lar inntreden av natriumionene. På denne måten forplantes handlingspotensialer og impulser. Handlingspotensialet i ett område av membranen stimulerer det følgende området som får ionekanalene til å åpne seg. Dette begynner igjen et handlingspotensial, som deretter stimulerer følgende område og så videre.

Når natriumionene kommer inn i cellen, forlater kaliumionene. Dette er begynnelsen på gjenopprettingsprosessen der innsiden av cellen begynner å gjenvinne sin negative ladning. Etter at handlingspotensialet har passert og beveget seg langs cellemembranen, lukkes ionekanalene og membranen blir ugjennomtrengelig for natriumioner. Natrium-kaliumpumpen pumper nok en gang natriumionene og kaliumionene inn, noe som resulterer i at hvilepotensialet blir gjenopprettet.