An handlingspotensial er en kortsiktig endring i membranpotensial. Handlingspotensial oppstår vanligvis på axon bakke av et nevron og er forutsetningen for overføring av stimulus.
Hva er handlingspotensialet?
Handlingspotensial oppstår vanligvis på axon bakke av en nervecelle og er forutsetningen for stimulusoverføringer. De handlingspotensial er en spontan reversering av ladning i nerveceller. Handlingspotensial oppstår ved axon bakketopp. Axon hillock er utgangspunktet for overføringsprosessene til a nervecelle. De handlingspotensial reiser deretter langs aksonen, eller nerveprojeksjonen. Et potensial kan vare fra ett millisekund til flere minutter. Intensiteten til hvert handlingspotensial er den samme. Følgelig er det verken svake eller sterke handlingspotensialer. De er snarere alt-eller-ingenting-reaksjoner, det vil si at enten en stimulus er sterk nok til å utløse et handlingspotensial helt eller at handlingspotensialet ikke utløses i det hele tatt. Hvert handlingspotensial fortsetter i flere faser.
Funksjon og oppgave
Før handlingspotensialet er cellen i hviletilstand. De natrium kanalene er stort sett lukket, og kalium kanalene er delvis åpne. Ved å flytte kalium ioner, opprettholder cellen det såkalte hvilemembranpotensialet i løpet av denne fasen. Dette er omtrent -70 mV. Så hvis du vil måle spenningen inne i aksonen, vil du få et negativt potensial på -70 mV. Dette kan tilskrives en ladningsubalanse mellom ionene mellom rommet utenfor cellen og cellevæsken. De mottakelige prosessene til nervecellene, dendrittene, mottar stimuli og overfører dem via cellekroppen til axonbakken. Hver innkommende stimulans endrer hvilemembranpotensialet. For at et handlingspotensial skal utløses, må en terskelverdi imidlertid overskrides ved aksonbakken. Først når membranpotensialet øker med 20 mV til -50 mV, er denne terskelen nådd. Hvis for eksempel membranpotensialet bare stiger til -55 mV, skjer ingenting på grunn av alt-eller-ingenting-responsen. Når terskelen er overskredet, natrium cellekanalene åpnes. Positivt ladet natrium ioner strømmer inn, og hvilepotensialet fortsetter å øke. De kalium kanaler lukkes. Resultatet er en repolarisering. Plassen inne i aksonen er nå positivt ladet i kort tid. Denne fasen kalles også overskudd. Selv før det maksimale membranpotensialet er nådd, lukkes natriumkanalene igjen. I stedet åpnes kaliumkanalene og kaliumioner strømmer ut av cellen. Repolarisering skjer, noe som betyr at membranpotensialet nærmer seg hvilepotensialet igjen. I kort tid er det til og med en såkalt hyperpolarisering. Under denne prosessen synker membranpotensialet fortsatt under -70 mV. Denne perioden, som varer omtrent to millisekunder, kalles også ildfast periode. I løpet av den ildfaste perioden er det ikke mulig å utløse et handlingspotensial. Dette er for å forhindre overexcitability av cellen. Etter regulering av natrium-kaliumpumpen er spenningen igjen ved -70 mV, og aksonen kan igjen stimuleres av en stimulus. Handlingspotensialet overføres nå fra en del av aksonen til den neste. Fordi den forrige delen fortsatt er i den ildfaste perioden, kan stimulansoverføring bare skje i en retning om gangen. Imidlertid er denne kontinuerlige stimulansoverføringen ganske treg. Saltstimulansoverføring er raskere. Her er aksonene omgitt av en såkalt myelin skjede. Dette fungerer som et slags isolasjonsbånd. I mellom, den myelin skjede blir gjentatte ganger avbrutt. Disse avbruddene kalles snøringer. Under saltoverføringsstimulering hopper handlingspotensialene fra en ledningsring til den neste. Dette øker forplantningshastigheten. Handlingspotensialet er grunnlaget for overføring av stimulusinformasjon. Alle kroppens funksjoner er basert på denne ledningen.
Sykdommer og lidelser
Når myelinhylsene til nerveceller blir angrepet og ødelagt, er det alvorlige forstyrrelser i overføring av stimuli. Tapet på myelin skjede fører til at ladningen går tapt under ledning. Dette betyr at det er behov for mer ladning for å stimulere aksonen ved neste pause i myelinskeden. I tilfelle lett skade på myelinlaget er handlingspotensialet forsinket. Hvis det er alvorlig skade, kan eksitasjonsledningen bli fullstendig avbrutt, da ingen handlingspotensial lenger kan utløses. Myelinhylster kan påvirkes av genetiske defekter som Krabbe sykdom eller Charcot-Marie-Tooth sykdom. Imidlertid er den mest kjente demyeliniserende sykdommen sannsynligvis multippel sklerose. Her blir myelinhylsene angrepet og ødelagt av kroppens egne immunceller. Avhengig av hvilken nerver er påvirket, synsforstyrrelser, generell svakhet, spastisitet, lammelse, følsomhet eller taleforstyrrelser kan forekomme. En ganske sjelden sykdom er paramyotonia congenita. I gjennomsnitt berøres bare én person av hver 250,000 mennesker. Sykdommen er en forstyrrelse i natriumkanalen. Som et resultat kan natriumioner komme inn i cellen selv i faser når natriumkanalen faktisk skal lukkes, og dermed utløse et handlingspotensial selv om det faktisk ikke er noen stimulans i det hele tatt. Følgelig kan det være en permanent spenning i nerver. Dette manifesterer seg som økt muskelspenning (myotoni). Etter en frivillig bevegelse slapper musklene av med en betydelig forsinkelse. Det motsatte kan også tenkes i paramyotonia congenita. Det kan være at natriumkanalen ikke tillater natriumioner i cellen selv under eksitasjon. Dermed kan et handlingspotensial bare utløses med en forsinkelse eller ikke i det hele tatt til tross for en innkommende stimulans. Reaksjonen på stimulansen oppstår dermed ikke. Konsekvensene er sensoriske forstyrrelser, muskelsvakhet eller lammelse. Forekomsten av symptomer er spesielt favorisert av lave temperaturer, og derfor bør de berørte unngå kjøling av musklene.
