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.
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 Nervenzelle des Herzens dauert ein Aktionspotenzial nur ca. 1 ms, in Nervenzelle der Muskeln 4 bis 6 ms. Das Aktionspotenzial, das man in den meisten 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 in dem Spektrum-Artikel eine Zeitdauer von 4 ms, zumindest in der veröffentlichten Zeichnung. 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 Depolarisierung, 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.