Axonhyllan

Både inhiberande postsynaptiska potentialer (IPSPs) och excitatoriska postsynaptiska potentialer (EPSPs) summeras i axonhyllan och när ett tröskelvärde överskrids sprids en aktionspotential genom resten av axonet (och ”bakåt” mot dendriterna, vilket ses i neural backpropagation). Utlösningen beror på positiv återkoppling mellan mycket trånga spänningsstyrda natriumkanaler, som finns vid den kritiska tätheten vid axonbacken (och ranvierknutarna) men inte i soman.

I sitt viloläge är en neuron polariserad, med sin insida på cirka -70 mV i förhållande till sin omgivning. När en excitatorisk neurotransmittor frisätts av den presynaptiska neuronen och binder till de postsynaptiska dendritiska taggarna öppnas ligandstyrda jonkanaler, vilket gör att natriumjoner kan komma in i cellen. Detta kan göra det postsynaptiska membranet depolariserat (mindre negativt). Denna depolarisering kommer att färdas mot axonbacken och minska exponentiellt med tiden och avståndet. Om flera sådana händelser inträffar på kort tid kan axonbacken bli tillräckligt depolariserad för att de spänningsstyrda natriumkanalerna ska öppnas. Detta initierar en aktionspotential som sedan fortplantar sig nedåt i axonet.

När natrium tränger in i cellen blir cellmembranpotentialen mer positiv, vilket aktiverar ännu fler natriumkanaler i membranet. Natriuminflödet tar så småningom över kaliumutflödet (via kaliumkanaler med tvåporig domän eller läckkanaler), vilket initierar en positiv återkopplingsslinga (stigande fas). Vid cirka +40 mV börjar de spänningsstyrda natriumkanalerna att stänga sig (toppfas) och de spänningsstyrda kaliumkanalerna börjar öppna sig, vilket gör att kalium flyttas nerför sin elektrokemiska gradient och ut ur cellen (fallande fas).

Kaliumkanalerna uppvisar en fördröjd reaktion på membranets repolarisering, och även efter det att vilopotentialen har uppnåtts fortsätter en del kalium att strömma ut, vilket resulterar i en intracellulär vätska som är mer negativ än vilopotentialen, och under vilken ingen aktionspotential kan påbörjas (undershootfasen/refraktärperioden). Denna undershoot-fas säkerställer att aktionspotentialen sprider sig nedåt i axonet och inte uppåt igen.

När den första aktionspotentialen väl har startat, huvudsakligen vid axonhålan, sprider den sig nedåt i axonets längd. Under normala förhållanden skulle aktionspotentialen dämpas mycket snabbt på grund av cellmembranets porösa natur. För att säkerställa en snabbare och effektivare utbredning av aktionspotentialen är axonet myeliniserat. Myelin, ett derivat av kolesterol, fungerar som ett isolerande hölje och ser till att signalen inte kan komma ut genom jon- eller läckagekanaler. Det finns dock luckor i isoleringen (nodes of ranvier) som ökar signalstyrkan. När aktionspotentialen når en node of Ranvier depolariserar den cellmembranet. När cellmembranet depolariseras öppnas de spänningsstyrda natriumkanalerna och natrium strömmar in, vilket utlöser en ny ny aktionspotential.