Grundkurs Tierphysiologie - Institut für Biologie und Neurobiologie ...

Ein sehr kurzer Abschnitt einer Nervenzelle kann durch die folgende Schaltung simuliert
werden:
Aussen
Stromgenerator
r m
c
V m
I m
Innen
V m ist das Membranpotential zu einem beliebigen Zeitpunkt. r m ist der Membranwiderstand
und c m die Membrankapazität. Fließt ab einem bestimmten Zeitpunkt ein konstanter Strom I
durch die Membran, so ändert sich das Membranpotential nicht sofort, sondern der Zeitverlauf
der Potentialänderung folgt aufgrund der Kondensatoreigenschaften der Zellmembran
einer Exponentialfunktion: V m (t) = I * R * (1-e - t/τ ). Dieses Zeitverhalten der
Membran wird durch die Zeitkonstante (τ m ) der Membran bestimmt:
τ m
= r m
. c m
Je größer r m oder c m sind, desto länger dauert es bis das Membranpotential infolge eines
Stromflusses einen neuen Wert erreicht.
Die räumliche Ausbreitung einer Spannungsänderung, z.B. entlang eines Dendriten, lässt
sich durch folgende etwas komplexere Schaltung simulieren. In diesem Modell werden die
Kabeleigenschaften eines zylindrischen Abschnittes einer Nervenzelle dargestellt, indem der
Zylinder in diskrete Abschnitte eingeteilt wird. Jedem Abschnitt wird ein Membranwiderstand,
eine Membrankapazität und um Inneren der Zelle ein Längswiderstand zugeordnet.
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