Wie ein Neuron feuert: Die Rolle von Schwellenwerten und Natriumkanälen

Wenn das Membranpotenzial eines Neurons auf seinen Schwellenwert (typischerweise ~–55 mV) depolarisiert, wird eine rapide, all-oder-nichts, selbstfortpflanzende elektrochemische Welle – das Aktionspotenzial – initiiert.

Beim Schwellenwert öffnen sich spannungsgesteuerte Natriumkanäle (Na⁺), sodass ein massiver Zustrom von Na⁺-Ionen ihren elektrochemischen Gradient entlang eintritt. Dieser Zustrom kehrt die Membranpolarität schnell um, macht den intrazellulären Raum vorübergehend positiver als den extrazellulären Raum – ein Prozess namens Depolarisation (Überschießen auf ~+30 mV).

Die Depolarisation löst das Öffnen spannungsgesteuerter Kaliumkanäle (K⁺) aus (mit einer leichten Verzögerung), wodurch K⁺-Efflux stattfindet, der die Repolarisation zum Ruhepotenzial (–70 mV) antreibt. Eine kurze Hyperpolarisation (Nachpotential) folgt, bevor die Na⁺/K⁺-ATPase-Pumpe die Ionengradienten wiederherstellt.

Diese Sequenz – Schwellenwert → Na⁺-Zustrom → Depolarisation → K⁺-Efflux → Repolarisation – ist der grundlegende Mechanismus, durch den Neuronen Signale über weite Strecken übertragen.