Een neuron (een zenuwcel) is de basisbouwsteen van het zenuwstelsel. Wanneer neuronen signalen door het lichaam verzenden, omvat een deel van het transmissieproces een elektrische impuls die een actiepotentiaal wordt genoemd.
Dit proces, dat plaatsvindt tijdens het afvuren van de neuronen, stelt een zenuwcel in staat om een elektrisch signaal door het axon (een deel van het neuron dat zenuwimpulsen van het cellichaam wegvoert) naar andere cellen te sturen. Dit stuurt een bericht naar de spieren om een reactie uit te lokken.
Stel dat u bijvoorbeeld een glas wilt pakken zodat u een slok water kunt nemen. De actiepotentiaal speelt een sleutelrol bij het overbrengen van die boodschap van de hersenen naar de hand.
Voorafgaand aan het actiepotentieel
Wanneer een neuron geen signalen verzendt, heeft de binnenkant van de neuron een negatieve lading ten opzichte van de positieve lading buiten de cel.
Elektrisch geladen atomen, bekend als ionen, handhaven de positieve en negatieve ladingsbalans. Calcium bevat twee positieve ladingen, natrium en kalium bevatten één positieve lading en chloride bevat een negatieve lading.
In rust laat het celmembraan van het neuron bepaalde ionen door, terwijl het de beweging van andere ionen verhindert of beperkt. In deze toestand kunnen natrium- en kaliumionen niet gemakkelijk door het membraan gaan. Chloride-ionen kunnen echter vrij het membraan passeren. De negatieve ionen in de cel kunnen de barrière niet passeren.
Het rustpotentiaal van het neuron verwijst naar het verschil tussen de spanning binnen en buiten het neuron. Het rustpotentieel van het gemiddelde neuron is ongeveer -70 millivolt, wat aangeeft dat de binnenkant van de cel 70 millivolt minder is dan de buitenkant van de cel.
Op dit moment hebben de hersenen het bericht nog niet naar de hand gestuurd om het glas op te pakken, maar het neuron is klaar om het signaal te ontvangen.
Tijdens het actiepotentieel
Je hebt besloten dat je dorst hebt en graag wat water wilt drinken. Je hersenen starten de reeks gebeurtenissen om een bericht naar de spieren in je hand te sturen dat je het glas moet oppakken.
Wanneer een zenuwimpuls (dat is hoe neuronen met elkaar communiceren) uit een cellichaam wordt gestuurd, gaan de natriumkanalen in het celmembraan open en stromen de positieve natriumcellen de cel binnen.
Zodra de cel een bepaalde drempel bereikt, zal een actiepotentiaal worden geactiveerd, waardoor het elektrische signaal door het axon wordt gestuurd. De natriumkanalen spelen een rol bij het genereren van de actiepotentiaal in prikkelbare cellen en het activeren van een transmissie langs het axon.
Actiepotentialen gebeuren of niet; er bestaat niet zoiets als een "gedeeltelijk" afvuren van een neuron. Dit principe staat bekend als de alles-of-niets-wet.
Dit betekent dat neuronen altijd op volle sterkte vuren. Dit zorgt ervoor dat de volledige intensiteit van het signaal door de zenuwvezel wordt gedragen en naar de volgende cel wordt overgebracht, en dat het signaal niet verzwakt of verloren gaat naarmate het verder van de bron komt.
De boodschap van de hersenen gaat nu via de zenuwen naar de spieren in de hand.
Na het actiepotentieel
Nadat het neuron is afgevuurd, is er een refractaire periode waarin een andere actiepotentiaal niet mogelijk is. De refractaire periode duurt over het algemeen één milliseconde.
Gedurende deze tijd heropenen de kaliumkanalen en sluiten de natriumkanalen, waardoor het neuron geleidelijk terugkeert naar zijn rustpotentieel. Zodra het neuron "opgeladen" is, is het mogelijk dat er nog een actiepotentiaal optreedt en het signaal over de lengte van het axon uitzendt.
Door dit voortdurende proces van vuren en vervolgens opladen, kunnen de neuronen de boodschap van de hersenen overbrengen om de spieren te vertellen wat ze moeten doen: het glas vasthouden, een slokje nemen of het neerleggen.
