Ruhepotential/Aktionspotenzial in Neuronen

• Membran ist permeabel für K+-Ionen (Kaliumhintergrundkanäle)

• Ausstrom von K+-Ionen entlang des Konzenrationsgefäälle (chemischer Gradient)

  (Innen mehr Kalium als außen)

• Zunehmend negative Aufladung des Zellinneren bewirkt Entstehung eines elektrischen Gradienten -> wirkt weiterem Kaliumausstrom entgegen

• Elektrochemischer Gradient führt zur Einstellung eines Gleichgewichts

• Elektro-chemisches-Gleichgewicht

• Leckströme: Einstrom von Natriumionen entlang ihres elektrochemischen Gradienten

  -> langsamer Abbau vom Ruhepotential

• Aufrechterhaltung des Ruhepotetials nur durch Natrium-Kalium-Pumpe (aktiver Transport unter Energieverbrauch)

• -> 3 Natriunionen nach außen gepumpt

• -> 2 Kaliumionen nach innen gepumpt

• -> ATP zu ADP+P

Postsynaptisches Potential

-> hemmend / erregend

Erregendes Postsynaptisches Potential

-> stark genug um Schwellenwert zu Überschreiten

-> Aktionspotential wird ausgelöst

Inhibitorisches Postsynaptisches Potenzial

-> Summe der Erregung unterhalb der benötigten Stärke der depolarisation

-> kein Aktionspotential wird ausgelöst

• Verrechnung der durch die verschiedenen Synapsen erzeugten Mempranpotentiale am Soma

• Am Axonhügel erzeugte AP-Frequenz ist Ergebnis der am Soma erfolgten verrechnung der einzelpotentiale

Die von verschiedenen Synapsen zeitgleich erzeugten PSP werden am Soma summiert

Die in kurzen Zeitabständen nacheinander an einer Synapse erzeugten PSP werden am Soma verrechnet

• Messung einer Potentialdifferenz (=Spannung) zwischen Zellinnerem & umgebendem Medium

• Messelektrode im Axon & Bezugselektrode im Außenmedium

• Membranpotential einer nicht erregten Nervenzelle => Ruhepotential (Ca. Zwischen -70/-80 mV)

• Messpipette wird auf Oberfläche des Neurons aufgesetzt

• Durch Unterdruck Ansaugen eines Stückes der Membran

• Pipette an Spannungsmessmegrät angeschlossen

• Messung der elektrischen Aktivität

• führt zu einer Membrandepolarisation an der Postsynapse

• Erzeugt ein EPSP (Exzitorisches PSP)

• Öffnung von Natriumkanälen

• Transmitter z.B. ACh

• führt zu einer Hyperpolarisation an der postsynapse

• Erzeugt ein IPSP (Inhibitorisches PSP)

• Öffnung von Kalium- oder Chlorid-Kanäle

• Transmitter z.b. GABA

• starke Reizung der Axonmemban -> Erreichen des Schwellenwertes

• Aktivierung Spannungssensoren der Natriumionenkanäle -> öffnen sich

• Natriumionen führen zur depolarisation der Axonmembran

• Zellinneren im Gegensatz zum Extrazellularraum positiv geladen -> Spannungsumkehr -> Overshoot

• Kurze Zeit Später Schließung der Natriumionenkanäle

• Depolarisation löst ca. Millisekunde später öffnen von Spannungsgesteuerten Kaliumionenkanälen aus

• Außenmedium negativ geladen -> Kalium strömt aus der Zelle

• -> Membranppotenzial schnell wieder negativ -> Repolarisation

• kurzer Zeitraum indem sowohl Spannungsgesteuerte Kaliumionenkanäle als auch Kaliumhintergrundkanäle offen sind -> mehr Kalium diffundiert aus Axon heraus als notwendig für Rückbildung des RP

• -> Hyperpolarisation -> Undershoot

• Verminderte Erregbarkeit -> jeder Natriumionenkanal hat Kugelförmiges Proteineil im Zellinneren

• -> bei Inaktivierung des Kanals durch Spannungsumkehr klappt Kugel in Pore & verschließt diese -> Verhinderung weiteres AP

• => absolute Refraktärzeit

• Sobald Membranpotenzial wieder Ruhepotenzial erreicht hat löst sich Proteinkugel (wieder aktiver Kanal, aber geschlossen weil Öffnung unter Spannung) -> neues AP möglich

• Membran noch nicht vollständig Ruhepotential erreicht sondern noch leicht Hyperpolarisiert -> Stärkerer depolarisierender Impuls notwendig um Schwellenwert zu erreichen => relative Refraktärzeit