Eine Spannung kann als kontinuierliche Erregung durch ein Axon geleitet werden.
So breitet sich die Spannung aus!
Wiederholung: Das Ruhepotential kann als negative Spannung im Axon gemessen werden. Außerhalb des Axons ist eine positivere Spannung. Bei einem Aktionspotential kommt es zur Depolarisation des Axoninneren.
Die folgende Darstellung zeigt schrittweise, wie eine Erregung in einem Axon weitergeleitet wird.
Schritt 1: Position A wird überschwellig erregt… …dadurch entsteht ein Aktionspotential, d. h. das Axoninnere ist kurzzeitig positiv geladen, während das Axonäußere negativ geladen ist. Die Positionen B sind noch im unerregten Grundzustand, also innen noch immer im Ruhepotential (negative) und außen positiv. Durch diese Ladungsdifferenz entstehen Ausgleichsströmchen (=Kreisströmchen).
Schritt 2: Diese Kreisströmchen… … depolarisieren dann die Positionen B, bis auch hier die Reizschwelle überschritten wird und ein neues Aktionspotential ausgelöst wird. Nun befindet sich Position C noch im Ruhezustand, A und B nicht mehr. Auch hier wirken nun Kreisströmchen auf Position C.
Schritt 3: Position C… …depolarisiert nun seine Nachbarpositionen. Position B ist noch depolarisiert, während sich Position A inzwischen in der Refraktärphase befindet. Hier kann also kein neues Aktionspotential ausgelöst werden.
Abb. 1: Verlauf der Erregungsleitung
Das obige Schema zeigt die Erregungsleitung in einem Experiment. Hier läuft die Erregung in beide Richtungen. Bei einer natürlichen Erregungsleitung kommt das erste Aktionspotential durch das Soma des Dendrits im Axon an. Von dort aus läuft die Erregung immer nur in eine Richtung, nämlich in Richtung der Endplatten zur nächsten Synapse. Durch die Refraktärphase wird verhindert, dass ein Signal wieder zurück zum Zellkern läuft.
Merke!
Da es sich beim Aktionspotential um ein Alles-oder-Nichts-Signal handelt, ist die Erregungsleitung absolut verlustfrei.
Ausgleichsströmchen breiten sich nur über einen begrenzen Bezirk aus, ihre Stärke nimmt dabei exponentiell ab. Das bedeutet, dass ein von Position A ausgehendes Ausgleichsströmchen zwar in der Lage ist, Position B und C zu depolarisieren, nicht aber D und darüber hinaus.
Die saltatorische Spannungsleitung
Das obige Schema gilt in erster Linie für marklose Nervenfasern. Bei markhaltigen Nervenfasern, läuft es ähnlich ab, aber nicht gleich. Im Bereich der Schwann'schen Zellen ist keine Depolarisation möglich, da das Axon durch die lipidreiche Schicht der Schwannzelle elektrisch isoliert ist. Hier können fast keine Ladungsträger (wie Natrium und Kalium) durch die Membran wandern. Dies passiert nur im Bereich der Ranvier'schen Schnürringe. So muss nicht jede Position erregt werden, sondern nur im Bereich der Schnürringe, dadurch ist die saltatorische Spannungsleitung wesentlich schneller.
Quellen
- Andreas Engel (Hrsg.): "Neurowissenschaften - Ein grundlegendes Lehrbuch für Biologie, Medizin und Psychologie", Spektrum Akademischer Verlag; Auflage: 3. Aufl. 2009 (29. Oktober 2008): Erregungsleitung
- Abb. 1: eigene Darstellung
