Nerveceller i hvile har en elektrisk ladning på tværs af deres membraner: ydersiden af cellen er positivt ladet, og indersiden af cellen er negativt ladet. Depolarisering opstår, når nervecellen vender disse ladninger; for at ændre dem til en hviletilstand, neuron sender et andet elektrisk signal. Hele processen sker, når cellen tillader specifikke ioner at strømme ind i og ud af cellen.
Sådan fungerer polarisering
Polarisering er eksistensen af modsatte elektriske ladninger på hver side af en cellemembran. I hjerneceller er indersiden negativt ladet og ydersiden er positivt ladet. Mindst tre elementer er nødvendige for at gøre dette muligt. For det første har cellen brug for molekyler såsom salte og syrer, som har elektriske ladninger på sig. For det andet har cellen brug for en membran, der ikke lader elektrisk ladede molekyler frit passere gennem den. En sådan membran tjener til at adskille ladninger. For det tredje skal cellerne have proteinpumper i membranen, der kan flytte elektrisk ladede molekyler til den ene side og gemme en type molekyle på denne side og en anden type på den anden side.
Bliver polariseret
En celle bliver polariseret ved at bevæge sig og opbevare forskellige typer elektrisk ladede molekyler på forskellige sider af membranen. Et elektrisk ladet molekyle kaldes en ion. Neuroner pumper natriumioner ud af sig selv, mens de bringer kaliumioner ind. I ro - når cellen ikke sender et elektrisk signal til andre celler - har en neuron ca. 30 gange flere natriumioner på sin yderside end indeni; det modsatte gælder for kaliumioner. Indersiden af cellen indeholder også molekyler kaldet organiske syrer. Disse syrer har negative ladninger på sig, så de føjer til den negative ladning inde i cellen.
Depolarisering og handlingspotentiale
En neuron kommunikerer med en anden neuron ved at sende et elektrisk signal til fingerspidserne, hvilket får fingerspidserne til at frigive kemikalier, der stimulerer en nærliggende celle. Kendt som postsynaptisk potentiale definerer dette elektriske signal og type potentiale en gradueret depolarisering af membranen. Hvis det er stort nok, vil det udløse et handlingspotentiale. Handlingspotentialer opstår, når neuronen åbner proteinkanaler i sin membran. Disse kanaler tillader natriumioner at strømme udefra cellen ind i cellen. Det pludselige skud af natrium ind i cellen ændrer den elektriske ladning inde i cellen fra negativ til positiv, hvilket også ændrer ydersiden fra positiv til negativ. Hele depolarisering-til-repolarisationshændelsen sker i cirka 2 millisekunder, så neuroner kan affyre handlingspotentiale i hurtige bursts, der tillader neuronal kommunikation.
Repolarisationsproces
Et nyt handlingspotentiale kan ikke finde sted, før den korrekte elektriske ladning over neuronens membran er genoprettet. Dette betyder, at indersiden af cellen skal være negativ, mens den udvendige skal være positiv. En celle gendanner denne tilstand eller repolariserer sig selv ved at tænde en proteinpumpe i dens membran. Denne pumpe kaldes natrium-kaliumpumpe. For hver tredje natriumion pumper den ud af en celle, den pumper i to kaliumioner. Pumperne gør dette, indtil den korrekte opladning inde i en celle er nået.