Das Erregungs- oder Aktionspotential

Es können natürliche Aktionspotentiale durch zwei aussen, in einem gewissen Abstand, an die Faser angelegte Elektroden registriert werden. In der ruhenden Faser tritt keine Spannung zwischen den Elektroden auf. Läuft ein Aktionspotential über die Faser, erreicht es zunächst eine der Elektroden, die damit negativ wird, später die andere, die dann ebenfalls negativ wird. Die Registrierung des Aktionspotentials zeigt also einen Verlauf wie in der Abbildung.

Die Form des registrierten Aktionspotentials hängt von den Ableitbedingungen ab.

Extrazelluläre Ableitung von Aktionspotentialen, schematisch.
Der Oszillograph ist nur ausschnittsweise gezeichnet.
Auf dem Oszillographenschirm ist ein Aktionspotential zu sehen.

Für den Versuch finden zweckmässigerweise kurze "Rechteckimpulse" Verwendung, bei denen die Anstiegs- und Abfallzeit des Reizes so kurz sind, dass sie gegenüber der Dauer des Strompulses vernachlässigt werden können. Das registrierte Spannungssignal zeigt im Gegensatz zum "rechteckigen" Strompuls einen "abgerundeten" Zeitverlauf (Abbildung). Das Aktionspotential bedingt eine minimale Reizstärke.

Künstliche Reizung einer Nervenfaser mit steigender Reizspannug (obere Linie): Die rote Linie zeigt das Membranpotential der Faser. Wenn der Reiz das Membranpotential unter den Schwellenwert absinken lässt, entsteht ein Aktionspotential (die beiden letzten Spitzen der roten Linie). Die Amplitude der Aktionspotentiale ist unabhängig von einer weiteren Erhöhung der Reizspannung.

Die Auslösung und Fortleitung eines Aktionspotentiales wurde erst 1952 als fundamentale Ionentherorie der Erregung entdeckt.

Es ist zunächst notwendig, den Zeitverlauf eines fortgeleitenden Aktionspotentials näher zu betrachten (Abbildung). Das Aktionspotential beginnt mit einem Vorpotential, einer kleinen Depolarisation, die beim Erreichen des Schwellenwertes in

die steile Antriebsphase des Aktionspotentials übergeht (oberstes Bild). Während dieser Phase des schnellen Potentialanstiegs wird in weniger als 1 Millisekunde die Membran nicht nur völlig depolarisiert, sondern es kommt zu einem Überschiessen der Potentialänderung. Während das Innere der Nervenfaser vor der Erregung gegenüber der Aussenseite ein Potential von –70 bis –80 mV aufwies, wird es auf der Höhe des Spitzenpotentials 30 bis 40mV positiv. Die Amplitude des Aktionspotentials erreicht somit 100 bis 120mV. Es schliesst sich die etwas langsamere Phase des Potentialrückgangs an, die in zwei Abschnitte unterteilt wird.