Hyperpolarisering er en ændring i cellens membranpotentiale , som gør den mere negativ. Dette er det modsatte af depolarisering . Det undertrykker aktionspotentialer ved at øge den stimulus, der kræves for at flytte membranpotentialet til aktionspotentialtærsklen .
Hyperpolarisering er ofte forårsaget af en udstrømning af K+ (kation) gennem K+ ionkanaler eller en tilstrømning af Cl- (anion) gennem en anden Cl-kanal . På den anden side undertrykker tilstrømningen af kationer, såsom Na+ gennem Na+-kanaler eller Ca2+ gennem Ca2+-kanaler, hyperpolarisering. Hvis cellen har Na + eller Ca2 + strømme i hvile, så vil hæmning af disse strømme også føre til hyperpolarisering. Denne spændingsstyrede ionkanalrespons er, hvordan hyperpolariseringstilstanden opnås. Neuronet går ind i en tilstand af hyperpolarisering umiddelbart efter at have genereret et aktionspotentiale. Da neuronen er hyperpolariseret, er den i en refraktær periode , som varer cirka 2 millisekunder, hvor neuronen ikke kan generere efterfølgende aktionspotentialer. Natrium-kalium ATPaser omfordeler K+ og Na+ ioner, indtil membranpotentialet vender tilbage til sit hvilepotentiale på omkring -70 millivolt , hvorefter neuronen igen er klar til at transmittere et andet aktionspotentiale. [en]
Spændingsstyrede ionkanaler reagerer på ændringer i membranpotentialet. Ionkanaler såsom kalium, chlorid og natrium er nøglekomponenter i aktionspotentialegenerering såvel som hyperpolarisering. Disse kanaler fungerer ved at vælge en ion baseret på elektrostatisk tiltrækning eller frastødning, hvilket tillader ionen at binde sig til kanalen. [2] Dette frigiver vandmolekylet knyttet til kanalen, og ionen passerer gennem poren. Spændingsstyrede natriumkanaler åbner som reaktion på en stimulus og lukker igen. Det betyder, at kanalen enten er åben eller ej, delvist er der ingen åben vej. Nogle gange lukker kanalen, men kan straks genåbnes, hvilket kaldes kanal-gating , eller den kan lukkes uden at blive åbnet med det samme, hvilket kaldes kanalinaktivering .
Ved hvilepotentiale lukker både spændingsstyrede natrium- og kaliumkanaler, men efterhånden som cellemembranen bliver depolariseret, begynder spændingsstyrede natriumkanaler at åbne sig, og neuronen begynder at depolarisere , hvilket skaber en strømtilbagekoblingsløkke kendt som Hodgkin-modellen - Huxley . [2] Imidlertid forlader kaliumioner naturligt cellen, og hvis den indledende depolariseringsbegivenhed ikke var signifikant nok, genererer neuronen ikke et aktionspotentiale. Men hvis alle natriumkanaler er åbne, bliver neuronen ti gange mere permeabel for natrium end for kalium, hvilket resulterer i en hurtig depolarisering af cellen til en top på +40 mV. [2] På dette niveau begynder natriumkanaler at blive inaktiveret, og spændingsstyrede kaliumkanaler begynder at åbne sig. Denne kombination af lukkede natriumkanaler og åbne kaliumkanaler får neuronen til at repolarisere og blive negativ igen. Neuronen fortsætter med at repolarisere, indtil cellen når ~ -75 mV, [2] som er ligevægtspotentialet for kaliumioner. Dette er det punkt, hvor neuronen er hyperpolariseret, mellem -70 mV og -75 mV. Efter hyperpolarisering lukker kaliumkanalerne, og neurons naturlige permeabilitet for natrium og kalium tillader neuronen at vende tilbage til sit hvilepotentiale på -70 mV. I den refraktære periode , som opstår efter hyperpolarisering, men før neuronen vender tilbage til sit hvilepotentiale, er neuronen i stand til at affyre et aktionspotentiale på grund af evnen til at åbne natriumkanaler, men da neuronen er mere negativ, bliver det sværere at nå aktionspotentialetærsklen.
HCN-kanaler aktiveres ved hyperpolarisering.
Hyperpolarisering er en ændring i membranpotentiale. Neurovidenskabsmænd måler det ved hjælp af patch-clamp- teknikken . Ved hjælp af denne metode kan de registrere ionstrømme, der passerer gennem individuelle kanaler. Dette gøres med en glasmikropipette, også kaldet pipette , 1 mikrometer i diameter. Der er et lille område, der indeholder et par ionkanaler, og resten er lukket, hvilket gør det til et indgangspunkt for strøm. Ved at bruge en forstærker og en spændingsklemme, som er et elektronisk feedback-kredsløb, kan forsøgslederen opretholde membranpotentialet på et fast punkt, og spændingsklemmen måler så små ændringer i strømmen. Membranstrømme, der forårsager hyperpolarisering, er enten en stigning i ekstern strøm eller et fald i indgående strøm. [2]