Ga uit van een excitatoire cel, zoals het neuron. Er wordt een micro-elektrode in het neuron en op de neuriet geplaatst. Gedurende de rustpotentiaal is de binnenkant van de membraan elekrtisch negatief geladen en de buitenzijde van de membraan is positief geladen; de elektrische lading bedraagt gemiddeld -60 mV (tussen -50 en -80 mV (= 1/1000 V) ). De verhouding tussen kalium-, natrium- en chloorionen is stabiel: de concentratie van kaliumionen binnen de membraan is hoog, de concentratie Na en Cl is buiten de membraan hoog.
Elektrofysiologische processen: het bereiken van het evenwicht
De membraan van een neuron is selectief permeabel: ionkanalen staan kaliumionen toe om de membraan in te stromen of te verlaten. Hoe wordt de rustpotentiaal aangedreven? Simpelweg: door diffusie van moleculen (de verspreiding van kaliumionen van een locatie met hoge concentratie naar een locatie met lage molecuulconcentratie) en elektrostatische druk (positief geladen kaliumionen worden door de negatief geladen membraan aangetrokken en negatief geladen deeltjes verlaten de membraan, op weg naar de positief geladen extracellulaire ruimte).
Binnen de membraan bevindt zich een grote hoeveelheid negatief geladen moleculen. Anders dan de kaliumionen (en natriumionen in het geval van polarisatie, want normaliter is de membraan niet-permeabel voor andere ionen dan kaliumionen), kunnen deze negatief geladen moleculen de membraan niet verlaten. De natrium-kaliumpomp pompt natriumionen naar buiten, om kaliumionen binnen te halen. De binnenzijde van de membraan bouwt de hoeveelheid positief geladen kaliumionen op; de kaliumionen zijn vrijwel simultaan aan efflux onderhevig, waardoor de binnenkant van de membraan een negatieve lading bereikt. Het evenwicht is gelijk aan de rustpotentiaal: de influx en efflux van kaliumionen levert een spanning van ca. -60 mV op.
Actiepotentiaal: hyperpolarisatie en depolarisatie
Hyperpolarisatie is een toename van de negatieve lading binnen de membraan. Hyperpolariserende impulsen brengen geen actiepotentiaal teweeg in het neuron; de potentiaal is passief. Wordt aan de axon hillock een piek van ongeveer -80 mV gemeten, zo is de hyperpolarisatie op bepaalde afstand weliswaar op eenzelfde moment waarneembaar, maar de spanning bedraagt niet meer dan tussen de -60 en -70 mV.
De drempelwaarde van depolarisatie ter hoogte van de axon hillock, bedraagt -40 mV. Depolarisatie boven deze drempelwaarde, brengt een actiepotentiaal teweeg. De actiepotentiaal heeft een waarde van ongeveer + 20 mV. Opvallend is dat de actiepotentiaal op iedere locatie dezelfde spanning weergeeft. Het overschrijden van de drempelwaarde van de depolarisatie heeft géén invloed op de amplitude van de actiepotentiaal: de welbekende "alles-of-niets-wet" houdt in dat slechts de overschrijding van de drempelwaarde bepaalt of de actiepotentiaal aanzet tot vuren op het kanaal.
De doorlatendheid van de membraan verandert onder invloed van elektrische prikkels. Is de binnenkant van de membraan meer positief geladen, dan is de membraan meer toegankelijk voor natriumdeeltjes. Bij het bereiken van de drempelwaarde van de depolarisatie, opent zich een aantal spanningsafhankelijke natriumkanalen. Enkele positief geladen natriumdeeltjes stromen de membraan in; dit proces bewerkstelligt een toename in depolarisatie, waardoor natriumionen aan influx onderhevig zijn. Kaliumdeeltjesverlaten het open kaliumkanaal. Bij een waarde van -40 mV wordt de evenwichtspotentiaal voor natriumionen bereikt.
Wanneer de natriumkanalen zijn geïnactiveerd (niet: gesloten) , kan de neuriet niet verder worden geprikkeld: de absoluut refractaire periode is aangebroken. Deze periode duurt 1/1000 seconde, gelijk de actiepotentiaal. Gedurende de op de absoluut refractaire periode volgende relatief refractaire periode, duurt het proces van het uitstromen van kaliumionen voort. De repolarisatie van het axon leidt tot tijdelijke hyperpolarisatie. Alle spanningsafhankelijke kanalen (dus zowel Na- als K-kanalen) sluiten; het open kaliumkanaal laat de kaliumionen weer in- en uitstromen. Onthoud dat het soma en de dendrieten in de regel weinig spanningsafhankelijke kanalen bezitten.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten