Nervové buňky v klidu mají elektrický náboj napříč membrány: vnějšek článku je kladně nabitý a vnitřek článku je záporně nabitý. Depolarizace nastává, když nervová buňka obrátí tyto náboje; změnit je zpět do stavu klidového stavu, neuron vyšle další elektrický signál. Celý proces nastává, když buňka umožňuje tok specifických iontů do buňky a ven z buňky.
Jak funguje polarizace
Polarizace je existence opačných elektrických nábojů na obou stranách buněčné membrány. V mozkových buňkách je vnitřek záporně nabitý a vnějšek kladně nabitý. K tomu jsou zapotřebí alespoň tři prvky. Za prvé, buňka potřebuje molekuly, jako jsou soli a kyseliny, které mají na sobě elektrické náboje. Za druhé, buňka potřebuje membránu, která nenechá elektricky nabité molekuly volně procházet. Taková membrána slouží k oddělení nábojů. Za třetí, buňky musí mít v membráně proteinové pumpy, které mohou přesouvat elektricky nabité molekuly na jednu stranu a ukládat jeden typ molekuly na této straně a jiný typ na druhé straně.
Stává se polarizovaným
Buňka se polarizuje pohybem a ukládáním různých typů elektricky nabitých molekul na různých stranách své membrány. Elektricky nabitá molekula se nazývá ion. Neurony ze sebe odčerpávají sodíkové ionty a současně přivádějí draselné ionty. V klidu - když buňka nevysílá elektrický signál do jiných buněk - má neuron na své vnější straně asi 30krát více iontů sodíku než uvnitř; opak platí pro ionty draslíku. Vnitřek buňky také obsahuje molekuly zvané organické kyseliny. Tyto kyseliny mají na sobě záporné náboje, takže se přidávají k zápornému náboji uvnitř buňky.
Depolarizace a akční potenciál
Neuron komunikuje s jiným neuronem vysíláním elektrického signálu na konečky prstů, což způsobí, že konečky prstů uvolní chemikálie, které stimulují sousední buňku. Tento elektrický signál a typ potenciálu, známý jako postsynaptický potenciál, definuje odstupňovanou depolarizaci membrány. Pokud je dostatečně velký, vyvolá akční potenciál. Akční potenciály nastávají, když neuron otevírá proteinové kanály ve své membráně. Tyto kanály umožňují sodíkovým iontům proudit z vnějšku do buňky. Náhlý příval sodíku do buňky změní elektrický náboj uvnitř buňky z negativního na pozitivní, což také změní vnější z pozitivního na negativní. Celá událost depolarizace na repolarizaci se odehrává přibližně za 2 milisekundy, což umožňuje neuronům aktivovat akční potenciál v rychlých dávkách umožňujících neuronovou komunikaci.
Proces repolarizace
Nový akční potenciál nemůže nastat, dokud se neobnoví správný elektrický náboj přes neuronovou membránu. To znamená, že vnitřek buňky musí být negativní, zatímco vnější musí být pozitivní. Buňka obnoví tento stav nebo se repolarizuje zapnutím proteinové pumpy ve své membráně. Toto čerpadlo se nazývá sodno-draselné čerpadlo. Na každé tři sodné ionty, které čerpá z buňky, čerpá dva draselné. Čerpadla to dělají, dokud není dosaženo správného nabití uvnitř článku.