Neurobiologie
Erregungsleitung
 – Video

Die Refraktärzeit beschreibt die Zeit, in der eine Nervenzelle kein erneutes Signal weiterleiten kann. Was genau du dir darunter vorstellen kannst und welche zwei Phasen du unterscheidest, erfährst du in diesem Artikel! Lesen ist dir zu anstrengend? Dann lass dir das Thema einfach in unserem kurzen Video erklären!

Refraktärzeit einfach erklärt

Deine Nervenzellen  leiten Reize in Form von elektrischen Erregungen weiter. Dabei kommt es zu einer Veränderung der Spannung (Potential) an der Zellmembran der Nervenzelle. Diese Abweichung vom Potential der Zelle im Ruhezustand (Ruhepotential ) nennst du Aktionspotential

Nachdem eine Nervenzelle ein Aktionspotential weitergeleitet hat, kann sie nicht direkt das nächste Signal weiterleiten. Die Zeit in der eine Nervenzelle ein Aktionspotential gar nicht oder nur beschränkt weiterleiten kann, nennst du Refraktärzeit oder Refraktärität. Der Grund dafür ist, dass die beteiligten Ionenkanäle sich nicht direkt wieder öffnen können.

Dieses Prinzip verhindert, dass ein Aktionspotential in die „falsche“ Richtung, also rückwärts, weitergeleitet wird. Denn nur in Vorwärtsrichtung befinden sich aktivierbare Ionenkanäle, die eine Erregung weiterleiten können. Schauen wir uns jetzt genauer an, was das bedeutet. 

Refraktärzeit Grundlagen

Im Ruhezustand herrscht an der Zellmembran einer Nervenzelle eine Spannung von etwa -70 mV. Wenn ein Reiz einen gewissen Schwellenwert überschreitet, bildet sich ein Aktionspotential. Der erste Schritt bei der Entstehung des Aktionspotentials ist die sogenannte Depolarisation. Dabei wird das Innere der Zelle positiver geladen. Dieser Schritt erfolgt durch die Öffnung von Natriumionenkanälen. Dadurch strömen die positiv geladenen Na+-Ionen in die Zelle hinein und erhöhen dort die Ladung, bis zu einer Spannung von etwa +30 mV. 

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Refraktärzeit

Kurze Zeit nach dem Öffnen, schließen sich die Ionenkanäle selbstständig wieder. Jetzt sind sie nicht sofort bereit, sich erneut zu öffnen. Damit sie wieder aktiviert werden können, muss der Axonabschnitt zunächst repolarisiert werden. Das bedeutet, das Potential in der Nervenzelle muss wieder unter einen bestimmten Wert sinken, bevor die Kanäle wieder aktivierbar werden. Dabei unterscheidest du zwei Phasen: die absolute und die relative Refraktärzeit. 

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Refraktärphase Natriumionenkanäle

Absolute Refraktärzeit

Die erste Refraktärphase nennst du absolute Refraktärzeit. Darunter verstehst du eine Phase, in der die Natriumionenkanäle geschlossen und inaktiviert vorliegen. Daher kann unabhängig davon, wie stark ein ankommender Reiz ist, keine neue Erregung ausgelöst werden. Du kannst dir also vorstellen, dass der Schwellenwert für die Entstehung eines Aktionspotentials, unendlich groß ist. 

Die Zeitspanne vollständiger Inaktivierung umfasst bei Nervenzellen ca. 1-2 ms. Das entspricht den Phasen der Depolarisation und Repolarisation während eines Aktionspotentials. Die Refraktärzeit im Herz, genauer gesagt in den Herzmuskelzellen, ist deutlich länger und liegt bei ca. 250 ms. So sorgt unser Körper für einen regelmäßigen, aber nicht zu schnellen Herzschlag. 

Relative Refraktärzeit

Die zweite Refraktärphase bezeichnest du als relative Refraktärzeit. In der Phase sind die Natriumionenkanäle geschlossen, aber die meisten sind wieder erregbar. Der Zeitraum der relativen refraktären Phase ist wie bei der vollständigen Inaktivierung ca. 1-2 ms lang. Die Phase entspricht dem Abschnitt der Hyperpolarisation während des Aktionspotentials. Dabei sinkt die Spannung unter die des anfänglichen Ruhepotentials. 

Während dieser Zeit können neue Aktionspotentiale ausgelöst werden. Da der Schwellenwert aber noch höher liegt, als im Ruhezustand, ist eine deutlich größere Reizstärke notwendig. Gleichzeitig ist die Amplitude (Ausschlag) des entstehenden Aktionspotentials niedriger. Außerdem ist die Steilheit der Depolarisation, also die anfängliche Steigung der Kurve des Aktionspotentials, geringer. 

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Relative Refraktärzeit

Die Refraktärphase endet, sobald die Nervenzelle wieder das Ruhepotential erreicht hat. Dann sind alle Natriumionenkanäle wieder aktivierbar und eine neue Erregung kann weitergeleitet werden. Wenn du jetzt auch noch wissen möchtest, wie genau die Erregung in der Nervenzelle weitergeleitet wird, schaue dir direkt unser Video zur Erregungsleitung an!

Zum Video: Erregungsleitung
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