Zenuwcellen in rust hebben een elektrische lading over hun membranen: de buitenkant van de cel is positief geladen en de binnenkant van de cel is negatief geladen. Depolarisatie vindt plaats wanneer de zenuwcel deze ladingen omkeert; om ze terug te brengen naar een rusttoestand, zendt het neuron een ander elektrisch signaal. Het hele proces vindt plaats wanneer de cel toestaat dat specifieke ionen in en uit de cel stromen.

Hoe polarisatie werkt

Polarisatie is het bestaan ​​van tegengestelde elektrische ladingen aan weerszijden van een celmembraan. In hersencellen is de binnenkant negatief geladen en is de buitenkant positief geladen. Tenminste drie elementen zijn nodig om dit mogelijk te maken. Ten eerste heeft de cel moleculen nodig zoals zouten en zuren, die elektrische ladingen op zich hebben. Ten tweede heeft de cel een membraan nodig dat ervoor zorgt dat elektrisch geladen moleculen er niet vrij doorheen kunnen gaan. Een dergelijk membraan dient voor het scheiden van ladingen. Ten derde moeten de cellen eiwitpompen in het membraan hebben die elektrisch geladen moleculen naar één kant kunnen verplaatsen, waarbij één type molecuul aan deze kant en een ander type aan de andere kant wordt opgeslagen.

Gepolariseerd worden

Een cel wordt gepolariseerd door verschillende soorten elektrisch geladen moleculen aan verschillende zijden van het membraan te verplaatsen en op te slaan. Een elektrisch geladen molecuul wordt een ion genoemd. Neuronen pompen natriumionen uit zichzelf, terwijl ze kaliumionen binnenbrengen. In rust - wanneer de cel geen elektrisch signaal naar andere cellen stuurt - heeft een neuron ongeveer 30 keer meer natriumionen aan de buitenkant dan aan de binnenkant; het tegenovergestelde geldt voor kaliumionen. De binnenkant van de cel bevat ook moleculen die organische zuren worden genoemd. Deze zuren hebben negatieve ladingen op hen, dus voegen ze toe aan de negatieve lading in de cel.

Depolarisatie en actiepotentieel

Een neuron communiceert met een ander neuron door een elektrisch signaal naar zijn vingertoppen te sturen, waardoor de vingertoppen chemicaliën afgeven die een naburige cel stimuleren. Bekend als postsynaptische potentiaal, dit elektrische signaal en type potentiaal definieert een graduele depolarisatie van het membraan. Als het groot genoeg is, activeert het een actiepotentiaal. Actiepotentialen treden op wanneer het neuron eiwitkanalen in zijn membraan opent. Deze kanalen laten natriumionen van buiten de cel naar de cel stromen. De plotselinge stroom van natrium in de cel verandert de elektrische lading in de cel van negatief naar positief, wat ook de buitenkant van positief naar negatief verandert. De volledige depolarisatie-tot-repolarisatie gebeurt in ongeveer 2 milliseconden, waardoor neuronen actiepotentialen kunnen afvuren in snelle bursts die neuronale communicatie mogelijk maken.

Repolarisatieproces

Een nieuw actiepotentiaal kan niet plaatsvinden voordat de de juiste elektrische lading over het membraan van het neuron wordt hersteld. Dit betekent dat de binnenkant van de cel negatief moet zijn, terwijl de buitenkant positief moet zijn. Een cel herstelt deze toestand, of repolariseert zichzelf, door een eiwitpomp in zijn membraan aan te zetten. Deze pomp wordt de natrium-kaliumpomp genoemd. Voor elke drie natriumionen pompt het uit een cel, het pompt in twee kalium. De pompen doen dit totdat de juiste lading in een cel is bereikt.