Refraktärzeit
Als Refraktärzeit bezeichnet man den Zeitraum nach Auslösung eines Aktionspotenzials, in dem die auslösende Nervenzelle oder das Aggregat nicht erneut auf einen Reiz reagieren kann.
Biologie
Ein Aktionspotenzial wird durch das Öffnen spannungsabhängiger Natrium-Kanäle in der Membran von Nervenzellen ausgelöst. Nach der Auslösung schließen sich die betroffenen Kanäle selbstständig und sind dann nicht sofort wieder bereit, sich zu öffnen. Nach Repolarisation der Zellmembran durch Kalium-Ionen Einstrom in die Zelle muss die Ionenverteilung durch die Natrium-Kalium-Pumpe unter ATP Verbrauch wiederhergestellt werden. Erst dann werden die Natrium-Kanäle wieder aktivierbar. Die Zelle kann deswegen für einen gewissen Zeitraum, der als Refraktärzeit oder auch als Refraktärphase bezeichnet wird, nicht erneut auf einen Reiz reagieren.
Man unterscheidet eine absolute und eine relative Refraktärzeit:
- absolute Refraktärzeit: Während dieser Zeit kann kein Aktionspotenzial ausgelöst werden, unabhängig von der Reizstärke, da die spannungsabhängigen Natrium-Kanäle in einem inaktivierten, geschlossenen Zustand vorliegen. (ca. 2ms)
- relative Refraktärzeit: In dieser Phase sind bereits durch die fortschreitende Repolarisation mehrere Natrium-Kanäle wieder im aktivierbaren, aber noch geschlossenen Zustand. Es können Aktionspotenziale ausgelöst werden, allerdings ist dazu eine höhere Reizstärke notwendig und die Amplitude des Aktionspotenzials sowie die Steilheit der Depolarisation sind vermindert. (ca. 1,5ms zusätzlich)
Die Refraktärzeit begrenzt die maximale Aktionspotenzial-Frequenz eines Neurons und verhindert eine retrograde Erregungsausbreitung entgegen der Informationsrichtung.
Kardiologie
Damit ein Herzschrittmacher sich nicht selbst stimuliert und soweit wie möglich den noch bestehenden Eigenrhythmus des Herzens zulässt, wird die Signalerkennung (Sensing) der einzelnen Kanäle des Herzschrittmachers für eine bestimmte Zeitdauer deaktiviert. Man unterscheidet dabei zwischen ventrikuläre Refraktärzeit und atriale Refraktärzeit. Die Refraktärzeit ist die physiologische Zeit, in der die Herzmuskelzelle vorübergehend nicht erregbar ist. Sie beträgt etwa 250 Millisekunden und schützt das Herz vor einer zu schnellen Folge von Kontraktionen. Dieser Schutz ist sinnvoll, weil das Herz diese Ruhepause benötigt, um sich wieder mit Blut zu füllen.