A hiperpolarizáció a sejt membránpotenciáljának megváltozása , ami negatívabbá teszi azt. Ez a depolarizáció ellentéte . Elnyomja az akciós potenciálokat azáltal, hogy megnöveli a membránpotenciálnak az akciós potenciál küszöbére való mozgatásához szükséges ingert .
A hiperpolarizációt gyakran a K+ (kation) K+ ioncsatornákon keresztül történő kiáramlása vagy a Cl- (anion) másik Cl-csatornán keresztül történő beáramlása okozza . Másrészt a kationok beáramlása, mint például a Na+ a Na+ csatornákon vagy a Ca2+ a Ca2+ csatornákon keresztül, elnyomja a hiperpolarizációt. Ha a sejtben nyugalmi Na + vagy Ca2 + áram van, akkor ezen áramok gátlása szintén hiperpolarizációhoz vezet. Ez a feszültségfüggő ioncsatorna-válasz a hiperpolarizáció állapotának elérése. A neuron azonnal hiperpolarizációs állapotba kerül, miután akciós potenciált generál. Mivel a neuron hiperpolarizált, refrakter periódusban van , amely körülbelül 2 ezredmásodpercig tart, és ezalatt az idegsejt nem tud további akciós potenciált generálni. A nátrium-kálium ATPázok újraosztják a K+ és Na+ ionokat, amíg a membránpotenciál vissza nem tér a körülbelül –70 millivoltos nyugalmi potenciálra , ekkor a neuron ismét készen áll egy újabb akciós potenciál továbbítására. [egy]
A feszültségvezérelt ioncsatornák reagálnak a membránpotenciál változásaira. Az ioncsatornák, mint például a kálium, a klorid és a nátrium kulcsfontosságú összetevői az akciós potenciál generálásában és a hiperpolarizációban. Ezek a csatornák úgy működnek, hogy elektrosztatikus vonzás vagy taszítás alapján választanak ki egy iont, lehetővé téve az ion kötődését a csatornához. [2] Ez felszabadítja a csatornához kapcsolódó vízmolekulát, és az ion áthalad a póruson. A feszültségfüggő nátriumcsatornák egy inger hatására megnyílnak, majd újra bezáródnak. Ez azt jelenti, hogy a csatorna vagy nyitva van, vagy nem, részben nincs nyitott út. Néha a csatorna bezár, de azonnal újranyitható, amit csatornakapuzásnak nevezünk , vagy bezárható azonnali nyitás nélkül is, amit csatornainaktiválásnak nevezünk .
Nyugalmi potenciálon mind a feszültségfüggő nátrium- , mind a káliumcsatorna bezárul, de ahogy a sejtmembrán depolarizálódik, a feszültségfüggő nátriumcsatornák megnyílnak, és a neuron elkezd depolarizálódni , létrehozva a Hodgkin-modell – Huxley néven ismert áram-visszacsatoló hurkot . [2] A káliumionok azonban természetesen kilépnek a sejtből, és ha a kezdeti depolarizációs esemény nem volt elég jelentős, a neuron nem generál akciós potenciált. Ha azonban minden nátriumcsatorna nyitva van, a neuron tízszer áteresztőbbé válik a nátrium, mint a kálium számára, ami a sejt gyors depolarizációját eredményezi +40 mV-os csúcsra. [2] Ezen a szinten a nátriumcsatornák kezdenek inaktiválódni, és a feszültségfüggő káliumcsatornák kezdenek megnyílni. A zárt nátriumcsatornák és a nyitott káliumcsatornák kombinációja a neuron repolarizálódását és ismét negatívvá válik. A neuron addig folytatja a repolarizációt, amíg a sejt el nem éri a ~ -75 mV- ot [2] , ami a káliumionok egyensúlyi potenciálja. Ez az a pont, ahol a neuron hiperpolarizálódik, -70 mV és -75 mV között. A hiperpolarizációt követően a káliumcsatornák bezáródnak, és a neuron természetes nátrium- és kálium-permeabilitása lehetővé teszi, hogy a neuron visszatérjen -70 mV-os nyugalmi potenciáljához. A refrakter periódusban , amely a hiperpolarizáció után következik be, de mielőtt a neuron visszatér nyugalmi potenciáljába, a neuron a nátriumcsatornákat nyitó képessége miatt képes akciós potenciált begyújtani, azonban a negatívabb idegsejt miatt nehezebb elérni. az akciós potenciál küszöbét.
A HCN csatornákat hiperpolarizáció aktiválja.
A hiperpolarizáció a membránpotenciál változása. Az idegtudósok ezt a patch-clamp technikával mérik . Ezzel a módszerrel regisztrálni tudják az egyes csatornákon áthaladó ionáramokat. Ez egy 1 mikrométer átmérőjű üveg mikropipettával, más néven pipettával történik. Van egy kis terület, amely néhány ioncsatornát tartalmaz, a többi pedig zárva van, így ez az áram belépési pontja. Egy erősítő és egy feszültségbilincs, amely egy elektronikus visszacsatoló áramkör, lehetővé teszi a kísérletező számára, hogy a membránpotenciált egy fix ponton tartsa, majd a feszültségbilincs méri az áram apró változásait. A hiperpolarizációt okozó membránáramok vagy a külső áram növekedése vagy a bejövő áram csökkenése. [2]