Neuronale Impulse verstehen: Wie Neuronen feuern

Membranpotential

Neuronen besitzen eine elektrische Spannung über ihre Zellmembran. Wenn Neuronen kein Aktionspotential feuern, ruhen sie auf einem Niveau von -70 bis -60 mV. Membranspannung entsteht, weil das Neuron die Konzentration von Elektrolyten innerhalb und außerhalb der Zelle kontrolliert. Positiv geladenes Natrium und negativ geladenes Chlorid sind sehr hoch außerhalb der Zelle. Positiv geladenes Kalium und negativ geladene Proteine sind innerhalb der Zelle konzentriert. Positiv geladenes Kalzium ist relativ niedrig außerhalb der Zelle und extrem niedrig innerhalb der Zelle.

Aktionspotential

Wenn das Membranpotential eines Neurons ein Schwellenwertniveau erreicht, öffnen sich spannungsgesteuerte Natriumkanäle, sodass Natrium in die Zelle strömen kann. Dies führt dazu, dass das Membranpotential des Neurons schnell auf +40 mV ansteigt. Am positiven Höhepunkt schließen sich die Natriumkanäle und die Kaliumkanäle öffnen sich, wodurch das Membranpotential knapp unter dem Ruhemembranpotential zurückkehrt. Dieser Prozess tritt zunächst an einem kleinen Stück der Membran auf, breitet sich aber schnell im gesamten Neuron aus. Nach dem Aktionspotential folgt eine Refraktärphase, in der das Neuron nicht erneut feuern kann, bis sich die Natrium- und Kaliumkanäle zurückgesetzt haben.

Neurotransmitter

Wenn das Aktionspotential die Synapse erreicht, lassen spannungsgesteuerte Kalziumkanäle Kalzium in das synaptische Endknöpfchen eindringen, wodurch Neurotransmitter in die Synapse freigesetzt werden. Neurotransmitter binden an Rezeptoren auf der Zelle auf der anderen Seite der Synapse, der postsynaptischen Zelle genannt wird. Diese Rezeptoren sind normalerweise Natriumkanäle, die direkt ein Aktionspotential in der postsynaptischen Zelle auslösen.

Besondere Sinneszellen

In Augen, Ohren, Haut, Zunge und Nase verwandeln spezielle Rezeptoren Energie aus Ihrer Umgebung in Aktionspotentiale, die sich auf Ihr Gehirn ausbreiten können. Photorezeptoren in den Augen verwandeln Licht in Aktionspotentiale. Haarzellen im Ohr feuern Aktionspotentiale als Reaktion auf Vibrationen. Rezeptoren in Ihrer Haut übersetzen verschiedene Arten von Druck und Vibration in Aktionspotentiale. Ihre Zunge und Nase nehmen Level und Kombinationen von Chemikalien in Ihrem Mund und in der Luft wahr.