Hur färdas en signal ner längs en nervcell?

Överföringen av en signal längs en nervcell, som kallas aktionspotential, är en elektrokemisk process som bygger på flera väl samordnade steg. Här går vi igenom hur det fungerar, från vila till fullständig signalöverföring.

1. Vilopotential

I vila håller nervcellen en så kallad vilopotential. Det innebär att cellens insida är elektriskt negativ i förhållande till utsidan. Denna potentialskillnad upprätthålls av jonpumpar – framför allt natrium-kaliumpumpen – som aktivt transporterar joner genom cellmembranet med hjälp av energi.

2. Depolarisering

När en retning eller signal når nervcellen öppnas specifika jonkanaler i cellmembranet. De viktigaste av dessa är natriumkanalerna. När de öppnas strömmar positivt laddade natriumjoner in i cellen, vilket snabbt gör membranet mindre negativt – eller till och med positivt – på insidan. Detta kallas depolarisering.

3. Aktionspotential

Om depolariseringen når en viss tröskelnivå utlöses en aktionspotential. Membranpotentialen vänder då hastigt, så att cellens insida blir positiv i förhållande till utsidan. Detta är vad som ofta beskrivs som att nervcellen "avfyras".

4. Utbyte av natrium och kalium

Under aktionspotentialen spelar två typer av kanaler huvudrollen: natriumkanalerna, som släpper in natriumjoner, och kaliumkanalerna, som släpper ut kaliumjoner. Inflödet av natrium orsakar den snabba depolariseringen, medan utflödet av kalium börjar återställa membranets ursprungliga laddning.

5. Repolarisering

När aktionspotentialen har nått sin topp stängs natriumkanalerna, medan kaliumkanalerna förblir öppna under en längre tid. Kaliumjoner lämnar då cellen, vilket gör membranpotentialen negativ igen. Denna process kallas repolarisering och återställer vilopotentialen.

6. Hyperpolarisering

I vissa fall blir membranpotentialen tillfälligt mer negativ än vilopotentialen efter en aktionspotential. Detta kallas hyperpolarisering och beror på ett fortsatt utflöde av kaliumjoner samt att ytterligare kaliumkanaler aktiveras innan de slutligen stängs.

7. Refraktärperioder

Efter en aktionspotential följer två olika refraktärperioder:

• Absolut refraktärperiod: Nervcellen kan inte generera någon ny aktionspotential, oavsett hur stark retningen är.
• Relativ refraktärperiod: En ny aktionspotential är möjlig, men kräver en starkare retning än vanligt.

Dessa perioder säkerställer att signalen endast färdas i en riktning längs nervcellen.

Sammanfattning

Kedjan av depolarisering, utlösning av aktionspotential, repolarisering och refraktärperioder gör att elektriska signaler kan spridas effektivt längs nervcellen. På så sätt möjliggörs kommunikationen mellan olika delar av nervsystemet – från hjärnan till muskler och körtlar.