Ruheneuron vs. Aktionspotential: Ionenkanäle, Membranpotential und synaptische Übertragung

Ruheneuron

• Ruhemembranpotential (RMP): ca. −70 mV (innen negativ).
• Ionenverteilung: Hohe K⁺-Konzentration innen, hohe Na⁺/Cl⁻-Konzentration außen (aufrechterhalten durch Na⁺/K⁺-ATPase).
• Permeabilität: Hoher K⁺-Leck durch offene K⁺-Kanäle; niedrige Na⁺-Permeabilität (spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle geschlossen).
• Gleichgewicht: RMP nahe E_K (−90 mV) aufgrund der K⁺-Dominanz.
• Synapsen: Keine Neurotransmitterfreisetzung.

Aktiviertes Neuron: Das Aktionspotential

1. Depolarisation: Reiz öffnet spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle → Na⁺-Instrom → Vₘ steigt auf +30 mV.
2. Repolarisation: Na⁺-Kanäle inaktivieren; spannungsgesteuerte K⁺-Kanäle öffnen → K⁺-Ausstrom → Vₘ kehrt ins Negative zurück.
3. Hyperpolarisation (Undershoot): K⁺-Kanäle schließen langsam → Vₘ fällt vorübergehend unter −70 mV.
4. Refraktärperioden: Absolut (Na⁺-Kanäle inaktiviert); relativ (hohe K⁺-Leitfähigkeit).

Synaptische Übertragung

Aktionspotential erreicht den Axonterminal → spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle öffnen → Ca²⁺-Instrom → Vesikelverschmelzung → Neurotransmitterfreisetzung in den Synaptischen Spalt → bindet an postsynaptische Rezeptoren → erzeugt EPSP oder IPSP.

Zusammenfassung

Im Ruhezustand dominiert die K⁺-Permeabilität. Während der Aktivierung folgt auf einen vorübergehenden Na⁺-Permeabilitätsanstieg ein K⁺-Ausstrom. Dieses elektrische Signal löst die chemische Kommunikation an der Synapse aus.