Das Aktionspotenzial (Zettel)

Wird ein Neuron an einer bestimmten Stelle erregt (ein überschwelliger Reiz gesetzt), dann tritt nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip kurzzeitig eine reversible Änderung des Membranpotenzials in bestimmter Höhe ein, die als Aktionspotenzial bezeichnet wird.

1. Depolarisationsphase

Kennzeichnend ist die Phase des raschen Potenzialsanstiegs: Verantwortlich ist eine plötzliche selektive Permeabilitätssteigerung der Membran für Na+-Ionen. Na+-Ionen strömen vom extrazellulären Milieu ins Zellinnere und führen zu einer Ladungsumkehr an der Membran. Das Aktionspotenzial ist somit ein Na+-Diffusionspotenzial. Das vorher ca. 80 mV negative Faserinnere wird ca. 40 mV positiv gegenüber der Außenseite. Der rasche Umschlag des Ruhepotenzials ist die Folge eines Lawinen-Effekts: Der Abbau der negativen Aufladung auf der Membraninnenseite erhöht wiederum die Na+-Permeabilität.

2. Repolarisationsphase

Zunächst beobachtet man einen raschen Rückgang der Potenzialänderung. Verantwortlich dafür ist, dass die Na+-Permeabilität bereits vor Erreichen der Aktionspotenzialspitze sehr schnell wieder abnimmt.

Der sich anschließende langsame Rückgang des Potenzials auf den Ruhewert des Membranpotenzials hat seine Ursache in einer Zunahme der K+-Permeabilität der Membran (Kalium-Ausstrom), was einen dem Aktionspotenzial entgegengesetzten Effekt zur Folge hat. Diese Permeabilitätszunahme für K+ trat ebenfalls als Folge der überschwelligen Reizung ein, allerdings phasenverschoben nach ca. 1 ms.

3. Hyperpolarisation

Durch einen übermäßigen Ausstrom von K+-Ionen kann es zu einer deutlichen negativen Aufladung der Membraninnenseite kommen, wodurch der Wert des Ruhepotenzials kurzfristig unterschritten wird.