Actiepotentiaal

Synoniemen

Zenuwimpuls, excitatiepotentieel, piek, excitatiegolf, actiepotentiaal, elektrische excitatie

definitie

Het actiepotentiaal is een korte verandering in het membraanpotentieel van een cel ten opzichte van het rustpotentieel. Het dient om elektrische excitatie over te brengen en is daarom elementair voor de overdracht van prikkels.

fysiologie

Om het actiepotentieel te begrijpen, moet men eerst naar de Rustpotentieel bewust worden van een cel. Elke prikkelbare cel in de rusttoestand heeft er een. Het is gemaakt door de Verschil verantwoordelijk tussen de binnen- en buitenkant van de Celmembraan en het hangt van de respectieve cel af hoe hoog het is. In de regel schommelen de waarden tussen -50 mV en -100 mV. De meeste zenuwcellen hebben een rustpotentiaal van -70mV, wat betekent dat in rust de binnenkant van het celmembraan negatief geladen is ten opzichte van de buitenkant van het celmembraan. We kijken nu naar de ontwikkeling van een actiepotentiaal met behulp van een zenuwcel. Hier veroorzaken actiepotentialen een snelle Excitatie geleiding in het lichaam over lange afstanden.

Start positie

De cel heeft een rustmembraanpotentiaal, dat wordt gehandhaafd door de natrium-kaliumpomp.

Initiatiefase

Een excitatie, veroorzaakt door een stimulus, bereikt de cel. De binnenkant van de cel wordt positiever door de instromende natriumionen. Bij het overschrijden van een bepaalde drempelwaarde (bij zenuwcellen ca. - 50mV) wordt een actiepotentiaal geactiveerd. Dit werkt volgens het "alles of niets-principe". Dat betekent dat er niet zoiets bestaat als "een klein potentieel voor actie", het komt op of niet. De vorm van het actiepotentiaal is altijd uniform nadat de drempelwaarde is overschreden, ongeacht de sterkte van de stimulus.

Depolarisatie

Als de drempelwaarde wordt overschreden, gaan veel natriumkanalen op het celmembraan in één klap open en stromen veel natriumionen van buitenaf in het celinterieur tegelijk. De cel wordt van binnen positief tot circa +20 tot + 30 mV. Deze gebeurtenis wordt ook wel de "spread" of "overshoot" genoemd.

Herpolarisatie

Nadat de maximale spreiding is bereikt, beginnen de natriumkanalen weer te sluiten. Hiervoor openen zich kaliumkanalen, waarmee positief geladen kaliumionen de cel uit stromen en de binnenkant van de cel weer negatiever wordt.

Hyperpolarisatie

Als gevolg van de repolarisatie wordt de rustpotentiaal meestal in eerste instantie niet bereikt en kan deze waarden bereiken tot -90 mV, bijvoorbeeld in een zenuwcel met een rustpotentiaal van -70 mV. Dit wordt ook wel hyperpolariserend postpotentieel genoemd. Het komt voort uit het feit dat de kaliumkanalen langzamer sluiten en er dus meer positief geladen kaliumionen uit de cel stromen.

De oorspronkelijke verhouding wordt vervolgens hersteld door de natrium-kaliumpomp, die energie gebruikt om drie natriumionen uit de cel te transporteren en in ruil daarvoor twee kaliumionen de cel in.

De zogenaamde refractaire fase is ook belangrijk voor het actiepotentiaal. Het vloeit voort uit het feit dat de natriumkanalen korte tijd inactief zijn nadat het actiepotentiaal is geactiveerd. Er kan dus geen verdere actiepotentiaal worden geactiveerd tijdens de "absolute refractaire periode" en een verdere actiepotentiaal kan slechts in beperkte mate worden geactiveerd tijdens de "relatieve refractaire periode".

Een actiepotentiaal duurt ongeveer 1-2 milliseconden in zenuwcellen. In een hartspiercel kan het zelfs enkele honderden milliseconden duren.

Actiepotentieel in hart en nieren

De basis van elektrische stimulatie in het hart is het zogenaamde actiepotentiaal. Het vertegenwoordigt de biologisch tijdgebonden verandering in een elektrische spanning over het celmembraan, die eindigt in een spieractie, in dit geval de hartslag. Met een duur van ongeveer 200 tot 400 milliseconden afhankelijk van de respectievelijke hartslag, d.w.z. het aantal hartslagen per minuut, dat wil zeggen Actiepotentieel op het hart langer dan die van een skeletspier of zenuwcel. Dit beschermt het hart tegen overmatige opwinding.

Uitgaande van een bepaald rustpotentiaal, een basisspanning van ongeveer minus 90 millivolt, die op de membranen van de cellen wordt aangelegd, loopt het actiepotentiaal door het hart vier fasen van opwinding. Verschillende ionenkanalen werken samen om de elektrische spanning aan de buitenkant van de cellen te veranderen. Dit zijn meestal transporteiwitten die zich in de huid van de cellen bevinden en verschillende zeer kleine geladen deeltjes over hun membraan transporteren. Dit maakt het elektrische spanning op de cel verandert en vormde zo het actiepotentiaal op het hart.

In de eerste fase, de zogenoemde Depolarisatiefaseneemt het vermogen om positief geladen natriumdeeltjes te transporteren toe. Deze stromen nu naar het binnenste van de cellen en leiden naar een Toename van spanning van ongeveer minus 90 millivolt tot plus 30 millivolt.

Door de elektrische lading naar het positieve bereik te verschuiven, worden ze specifiek Calciumkanalen in hart en nieren Open. Dus het komt er op een Instroom van calciumdeeltjes in de hartcellen. Dit tweede fase vertegenwoordigt het langdurige, typisch voor het hart Plateau-fase Dit is waar de opwinding wordt gedragen en voorkomt onder meer het binnendringen van extra overbodige actiepotentialen. Het zorgt voor een gecontroleerde pompcapaciteit van het hart en beschermt tegen hartritmestoornissen.

In de derde fase, van de Repolarisatiefase, keert de elektrische spanning langzaam terug naar het rustpotentieel van minus 90 millivolt. Door een energieverslindend proces wordt, in tegenstelling tot de concentratiegradiënt boven de cel, de instroom actief Natriumdeeltjes weer naar buiten en uitgegaan Kalium gaat terug de cel in vervoerd. En dit totdat het oorspronkelijke rustpotentieel weer is afgevlakt. De cel is nu klaar voor een nieuw actiepotentieel.

Actiepotentiaal op de sinusknoop

De excitatieoorsprong van het actiepotentiaal in het hart ligt in de zogenaamde Sinusknoop. Dit is gelegen in de rechter oorschelp nabij de samenvloeiing van de superieure vena cava, die het bloed van het bovenlichaam naar het hart transporteert.

De sinusknoop bestaat uit gemodificeerde spiercellendie de actiepotentialen creëren die nodig zijn voor opwinding. Ze vormen dus de natuurlijke Pacemaker van ons hart. Dit zijn snel prikkelbare cellen met een natuurlijke frequentie van ongeveer 60 tot 80 slagen per minuut. Deze eigenfrequentie kan worden geregistreerd in de vorm van de puls.

Van daaruit gaat het resulterende actiepotentiaal via bepaalde anatomische structuren om te leiden tot een contractie, een hartslag, in de werkende spieren van het hart. Het aantal slagen per minuut kan worden aangepast aan de belasting van de persoon. Van de Sympathiek, een autonoom zenuwstelsel dat vooral belangrijk is bij het toenemen last wordt geactiveerd, leidt tot een toename van de inkomende actiepotentialen.
Zal het tegenovergestelde, de zogenaamde Parasympathisch zenuw stelsel geactiveerd, vooral in Rustperiodes van het lichaam speelt een rol, het aantal actiepotentialen richting het hart wordt gesmoord. De hartslag vertraagt. Ook Medicatie en van het lichaam Hormonen, zoals adrenaline, dit systeem beïnvloeden.