Spezifik der lokalen Antwort
Damit in Gewebe eine lokale Erregung entsteht, muss ein Reiz ungenügender Stärke auf dieses einwirken — das heißt ein subschwelliger Reiz. Die Hauptbesonderheit einer solchen Antwort liegt bereits in ihrem Namen: Sie ist streng lokal.
Die Erregung tritt ausschließlich an jener Stelle auf, an der der Stimulus appliziert wurde. Der Versuch dieses Signals, auf benachbarte Membranbereiche überzugreifen, schlägt fehl, da es sehr schnell abklingt. Dabei ist die Amplitude der entstehenden Antwort nicht konstant — sie hängt direkt davon ab, wie stark der applizierte Reiz war. Aufgrund dieser direkten Abhängigkeit gehorcht die lokale Antwort nicht dem klassischen Gesetz „Alles oder Nichts“.
Eine wichtigste Eigenschaft der lokalen Erregung ist die Fähigkeit zur Summation. Wenn subschwellige Reize wiederholt einwirken, können sich ihre Effekte addieren. Dabei erhöht sich im Bereich der lokalen Antwort stets die Erregbarkeit der Membran. Wenn die Erregung infolge der Summation ein kritisches Niveau erreicht, geht der lokale Prozess in einen vollwertigen, sich ausbreitenden über.
Besonderheiten der sich ausbreitenden Erregung
Im Gegensatz zur lokalen Antwort äußert sich die sich ausbreitende Erregung in Form eines vollwertigen Aktionspotenzials (AP). Für dessen Auslösung sind Reize von schwelliger oder überschwelliger Stärke erforderlich. Ebenso kann es das Resultat einer erfolgreichen Summation einer Serie lokaler Erregungen sein.
Das Aktionspotenzial unterscheidet sich in seinen physiologischen Charakteristika kardinal:
- Ausbreitung ohne Dekrement. Das Signal ist imstande, sich über enorme (im Maßstab der Zelle) Entfernungen zu übertragen, wobei seine ursprüngliche Amplitude dabei absolut nicht abnimmt.
- Fehlen der Summation. Im Gegensatz zur lokalen Antwort können sich Aktionspotenziale nicht miteinander addieren.
- Gesetz „Alles oder Nichts“.l Diese Erregung unterliegt streng dieser Regel. Das Gewebe liefert entweder die für seinen Zustand maximal mögliche Antwort (wenn der Stimulus die Schwelle erreicht hat) oder antwortet überhaupt nicht (wenn sich der Stimulus als zu schwach erwiesen hat).
Kurzer Vergleich
| Merkmal | Lokale Erregung | Sich ausbreitende Erregung |
|---|---|---|
| Ursache | Subschwellige Reize | Schwellige und überschwellige Reize |
| Ausbreitung | Klingt in benachbarten Bereichen ab | Breitet sich über große Entfernungen ohne Kraftverlust aus |
| Summation | Fähig zur Summation | Nicht fähig zur Summation |
| Gesetz „Alles oder Nichts“ | Unterliegt nicht (hängt von der Reizstärke ab) | Unterliegt streng |
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Welcher Ionenmechanismus liegt der Entstehung der lokalen Erregung zugrunde?
Der Entstehung der lokalen Erregung (lokalen Antwort) liegt die Öffnung einer geringen Anzahl spannungsgesteuerter Natriumkanäle zugrunde. Infolgedessen dringen Natriumionen in das Zytoplasma ein, was zu einer lokalen Depolarisation der Membran und einer Senkung des Membranpotenzials führt.
Was ist das kritische Niveau der Depolarisation?
Das kritische Niveau der Depolarisation (KND) ist das Schwellenniveau des Membranpotenzials (Erregungsschwelle), bei dessen Erreichen spannungsabhängige Kanäle geöffnet und ein Aktionspotenzial ausgelöst wird.
Was bedeutet die Ausbreitung der Erregung mit Dekrement?
Die Ausbreitung der Erregung mit Dekrement bedeutet, dass die Amplitude der Erregung (des Membranpotenzials) mit zunehmender Entfernung vom Ort der Reizeinwirkung allmählich bis auf Null abnimmt. Diese Eigenschaft ist charakteristisch für die lokale Antwort und das Elektrotonus.
Warum ist das Aktionspotenzial nicht zur Summation fähig?
Das Aktionspotenzial ist nicht zur Summation fähig. Es unterliegt dem Gesetz „Alles oder Nichts“: Die Amplitude hängt nicht von der Reizstärke ab, und es entsteht entweder eine maximale Antwort oder gar keine. Während der Depolarisationsphase des Spikes befindet sich die Membran im Zustand der absoluten Refraktärzeit — eine Erregung ist unmöglich, die Schwelle ist unendlich hoch.
Stellen Sie sich einen ins Wasser geworfenen Stein vor. Die lokale Antwort ist eine kleine Krääuselung durch ein herabgefallenes Sandkorn: Sie ist nur an der Aufschlagstelle sichtbar, verschwindet schnell, und ihre Größe hängt von der Größe des Sandkorns ab (unterliegt nicht „Alles oder Nichts“). Das Aktionspotenzial ist ein Tsunami: Es entsteht nur durch einen starken Stoß (Schwelle), läuft bis zum Ufer, ohne Kraft zu verlieren (ohne Dekrement), und kann sich nicht mit einem anderen Tsunami addieren.
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Warum unterliegt die lokale Erregung nicht dem Gesetz „Alles oder Nichts“?
Weil sich seine Amplitude verändert: Je stärker der applizierte subschwellige Reiz ist, desto höher wird die Amplitude der lokalen Antwort sein.
Kann sich die lokale Antwort in ein Aktionspotenzial verwandeln?
Ja. Dank der Summationseigenschaft können sich wiederholte lokale Erregungen akkumulieren, das kritische Niveau erreichen und ein sich ausbreitendes Aktionspotenzial auslösen.
Verringert sich die Amplitude des Aktionspotenzials bei dessen Ausbreitung?
Nein, die sich ausbreitende Erregung wird ohne Dekrement übertragen, das heißt ohne Verringerung ihrer Ausgangsgröße während des gesamten Weges.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Mechanismen der Summation subschwelliger Reize
- Physiologische Bedeutung des Gesetzes „Alles oder Nichts“
- Kritisches Niveau, das für den Übergang der lokalen Antwort in ein AP erforderlich ist
- Begriff des Dekrements und Gründe für dessen Fehlen beim AP
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