Millised on tegevuspotentsiaali etapid?

Tavaliselt võetakse aktsioonipotentsiaali etapid kokku viies etapis, millest kaks esimest on tõusu- ja ülelöögifaas. Kolm viimast etappi oleksid kukkumise, allalaskmise ja taastumise faas. Mõned allikad, olgu need füsioloogid või õpikud, sisaldavad mõnikord aktsioonipotentsiaali etappide loetlemisel esialgset puhkefaasi enne tõusufaasi, tõenäoliselt illustreerimaks neuroni status quo-d enne aktsioonipotentsiaali algust.

Tegevuspotentsiaal on sündmus, mis toimub neuronite vahel, et saata sõnumeid ajust erinevatesse kehaosadesse, olenemata sellest, kas tegemist on vabatahtliku või tahtmatu tegevusega. Lihtsaimas mõttes võib aktsioonipotentsiaali kirjeldada kui lühikesi elektriimpulsse, mis tekivad neuroni rakukeha sees. Need impulsid on põhjustatud positiivsete ja negatiivsete ioonide vahetusest, kui kaaliumi- ja naatriumioonid väljuvad ja sisenevad rakukehasse. Vahetusest tulenev “säde” liigub seejärel mööda aksonit või neuroni tüvetaolist osa alla teise neuroni suunas ja tsükkel läheb edasi. Paljudel juhtudel, kui aju peab “saatma” palju “sõnumeid”, võib tegevuspotentsiaal ilmneda seerias, mida nimetatakse “spike rongiks”.

Neuron sisaldab tavaliselt positiivselt laetud kaaliumiioone (+K), samas kui naatriumioonid (+Na), samuti positiivselt laetud, asuvad neuronite perifeerias. Puhkefaasis on neuron passiivne ja sisaldab -7 millivolti (mV) “elektripotentsiaali”. Seda negatiivset laengut hoiab üleval neuroni naatrium-kaaliumpump, mis toob sisse kaks +K iooni, kandes samal ajal kolm +Na iooni membraanist välja. Kui aju “saadab” sõnumi, siseneb neuronisse märkimisväärne kogus +Na ioone ning tekivad aktsioonipotentsiaali tõusu- ja ülelöögifaasid. Nendes etappides kogeb neuron “depolarisatsiooni” ja saab +Na ioonide sisenemise tõttu positiivselt laetud.

Neuron jõuab ületamise staadiumisse, kui selle positiivne laeng ületab 0 mV. Mida positiivsemalt laetud neuron muutub, seda rohkem hakkavad avanema naatriumikanalid ja rohkem +Na ioone tormab sisse, muutes kaalium-naatriumpumbal ioonide väljaviimise raskemaks. Positiivsete ioonide väljalaskmiseks avanevad kaaliumikanalid kohe, kui naatriumikanalid sulguvad, ning toimuvad aktsioonipotentsiaali langemise ja allavoolu etapid. Nendes faasides kogeb neuron “repolarisatsiooni” ja muutub negatiivsemalt laetuks, nii et laeng langeb alla -70 mV alalöögi staadiumis, mida tuntakse ka kui “hüperpolarisatsiooni”.

Pärast nii kaaliumi- kui ka naatriumikanalite sulgemist toimib naatrium-kaaliumpump tõhusamalt + K ioonide sissetoomisel ja + Na ioonide väljaviimisel. Selles taastumise viimases etapis naaseb neuron oma normaalsesse olekusse -7 mV, kuni ilmneb uus aktsioonipotentsiaali episood. On väga huvitav teada, et kõik need aktsioonipotentsiaali etapid toimuvad kahe millisekundi jooksul.