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Ablauf eines Aktionspotenzials

Allgemeines - Ablauf - Phasen - positive Rückkopplung - Ionen-Permeabilitäten - Historisches - Ionen-Kanäle

Lernziele

Wenn Sie diese Seite durchgearbeitet haben, sollten Sie wissen

  • Wie ein Aktionspotenzial im Prinzip abläuft,
  • wie die einzelnen Phasen heißen,
  • wie lange ein Aktionspotenzial im Schnitt dauert.
Ablauf eines Aktionspotenzials

Der typische Ablauf eines Aktionspotenzials
Autor: Ulrich Helmich 2020, Lizenz: siehe Seitenende.

Hier sehen Sie den zeitlichen Ablauf eines typischen Aktionspotenzials. Ein Aktionspotenzial dauert nicht lange, ungefähr nur 1 bis 6 ms (Millisekunden) und kann ca. 100 bis maximal 400 mal pro Sekunde gebildet werden.

In Nervenzellen des Herzens dauert ein Aktionspotenzial nur ca. 1 ms, in Nervenzellen der Muskeln 4 bis 6 ms. Ein Aktionspotenzial, wie man es in vielen Schulbüchern findet, dauert in der Regel etwa 4 ms. In den Schulbüchern ist meistens eine motorische Nervenzelle dargestellt, die einen Muskel innerviert. Laut Spektrum-Lexikon der Neurowissenschaft gibt es auch Nervenzellen, bei denen das Aktionspotenzial 100 bis 200 ms andauert, das ist aber eher die Ausnahme. Das typische Aktionspotenzial hat auch laut dem Lexikon-Artikel eine Zeitdauer von 4 ms. An anderer Stelle wird im Text aber erwähnt, dass "...die charakteristische Länge eines Aktionspotentials (mit Refraktärzeit) in Nervenzelle von Säugetieren ca. zwei Millisekunden" beträgt. Interessanter ist eine andere Aussage am Anfang des Artikels, nach der die Höhe eines Aktionspotenzials bei manchen Zellen bis zu +60 mV betragen kann.

Kommen wir jetzt aber wieder auf das "Schulbuch-Aktionspotenzial" zurück. Ganz links im Bild (Zeitindex 0) befindet sich die Nervenzelle noch im Ruhezustand, das Membranpotenzial liegt bei -70 mV. Kurz nach der Reizung der Nervenzelle entsteht eine Depolarisation, das Membranpotenzial steigt auf Werte um -60 bis -50 mV an. Sobald ein bestimmter Schwellenwert erreicht ist (meistens liegt dieser bei -50 bis -40 mV), verselbständigt sich der Prozess; das Membranpotenzial steigt schlagartig auf einen Wert von ca. +30 mV an. Es findet eine völlige Ladungsumkehr statt: Die Innenseite der Membran ist positiv geladen, die Außenseite negativ. Kurze Zeit später sinkt das Membranpotenzial aber wieder auf Werte um -70 mV ab, man bezeichnet diesen Vorgang als Repolarisierung. Für kurze Zeit wird sogar der Wert des Ruhepotenzial unterschritten, die Membran ist also hyperpolarisiert. Wenige Millisekunden später aber herrscht wieder das normale Ruhepotenzial, und erst jetzt kann das nächste Aktionspotenzial entstehen.

Auf der nächsten Seite werden wir auf die einzelnen Phasen des Aktionspotenzials näher eingehen.

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