Signaaloverdracht langs een neuron, bekend als een actiepotentiaal, omvat verschillende sleutelprocessen:

1. Rustpotentieel: Neuronen behouden een rustpotentiaal, waarbij de binnenkant van de cel negatief is ten opzichte van de buitenkant. Dit verschil in elektrische potentiaal wordt in stand gehouden door ionenpompen, zoals de natrium-kaliumpomp, die ionen actief door het celmembraan verplaatsen.

2. Depolarisatie: Wanneer een stimulus of signaal een neuron bereikt, worden bepaalde ionenkanalen in het celmembraan geopend. De belangrijkste van deze kanalen zijn de natriumkanalen. Wanneer natriumkanalen opengaan, stromen natriumionen het neuron binnen, wat leidt tot een snelle depolarisatie van het membraan. Dit betekent dat de binnenkant van de cel minder negatief of positiever wordt ten opzichte van de buitenkant.

3. Actiepotentieel: Als de depolarisatie een bepaalde drempel bereikt, activeert dit een actiepotentiaal. Tijdens een actiepotentiaal keert het membraanpotentiaal van het neuron snel om, waardoor het van binnen positiever wordt. Dit wordt ook wel het ‘vuren’ van een neuron genoemd.

4. Natrium-kaliumuitwisseling: Tijdens een actiepotentiaal zorgt de opening van natriumkanalen ervoor dat natriumionen het neuron binnendringen, terwijl de opening van kaliumkanalen ervoor zorgt dat kaliumionen het neuron verlaten. De instroom van natriumionen is verantwoordelijk voor de snelle depolarisatie, terwijl de uitstroom van kaliumionen helpt het membraan te repolariseren naar het rustpotentiaal.

5. Repolarisatie: Na een actiepotentiaal sluiten de natriumkanalen zich en blijven de kaliumkanalen langer open. Hierdoor kunnen meer kaliumionen het neuron verlaten, waardoor het membraanpotentieel weer negatiever wordt. Dit proces wordt repolarisatie genoemd en herstelt het rustpotentieel.

6. Hyperpolarisatie: In sommige gevallen kan het membraanpotentiaal na een actiepotentiaal negatiever worden dan het rustpotentiaal. Dit heet hyperpolarisatie. Het is het gevolg van een voortdurende uitstroom van kaliumionen en de activering van extra kaliumkanalen.

7. Refractaire perioden: Na een actiepotentiaal zijn er twee refractaire perioden:de absolute refractaire periode en de relatieve refractaire periode. Tijdens de absolute refractaire periode kan een neuron geen nieuw actiepotentiaal genereren, hoe sterk de stimulus ook is. Tijdens de relatieve refractaire periode kan een actiepotentiaal worden gegenereerd, maar hiervoor is een sterkere stimulus nodig dan normaal. Deze refractaire perioden zorgen ervoor dat signalen in één richting door het neuron worden verzonden.

De opeenvolging van depolarisatie, actiepotentiaalgeneratie, repolarisatie en refractaire perioden zorgt ervoor dat elektrische signalen zich door het neuron kunnen voortplanten, waardoor communicatie tussen verschillende delen van het zenuwstelsel mogelijk wordt.