Entstehung zellulärer Erregung und Aktionspotenzial

Nervenzellen sind wie alle anderen Zellen in der Lage, über ihre Membran ein elektrisches Potenzial aufzubauen (Ruhepotenzial). Nimmt das Membranpotenzial ab (Depolarisation) und fällt unter einen bestimmten Schwellenwert, können erregbare Zellen (z.B. Neurone) ein Aktionspotenzial ausbilden. Aktionspotenziale dienen dazu, Informationen über weite Strecken weitgehend verlustfrei zu transportieren. Dabei wird die Membran kurzzeitig mithilfe von Natriumkanälen elektrisch umgeladen.

Die Depolarisation, die das Aktionspotenzial auslöst, kann zum Beispiel durch ein chemisches Signal an einer Synapse, aber auch durch adäquate Reizung einer Sinneszelle bedingt sein. Das Aktionspotenzial selbst löst nun eine Kettenreaktion aus, indem es naheliegende Membranabschnitte so weit depolarisiert, dass auch dort ein Aktionspotenzial entsteht. Dadurch wandert das Aktionspotenzial über die Zellmembran. Die „Laufgeschwindigkeit“ des Aktionspotenzials hängt von der Isolierung der Nervenzelle ab.

Ist das Aktionspotenzial an seinem „Ziel“ angekommen, führt es dort letztendlich zur Öffnung von spannungsabhängigen Ca²⁺-Kanälen. Der dadurch erzeugte Ca²⁺-Einstrom in die Zelle erhöht die intrazelluläre Ca²⁺-Konzentration und führt zur Muskelkontraktion oder Sekretion von Neurotransmittern.