Rezeptorpotenzial: Entstehung und Codierung

Licht im Auge, Druck auf der Haut oder Schall im Innenohr wird in eine elektrische Zellantwort übersetzt. Diese sensorische Transduktion beginnt, wenn ein passender physikalischer oder chemischer Reiz eine Rezeptorstruktur erreicht. Er öffnet oder schließt Ionenkanäle direkt oder über eine Signalkette. Der veränderte Ionenstrom macht das Membranpotenzial positiver oder negativer.

Oft wird die Membran depolarisiert, also weniger negativ. Bei menschlichen Photorezeptoren führt Licht dagegen zur Hyperpolarisation: Das Potenzial wird negativer. Beide Richtungen sind Rezeptorpotenziale, weil der Reiz eine örtliche und abgestufte Spannungsänderung auslöst.

Die Amplitude eines Rezeptorpotenzials ist abgestuft und hängt von der Reizstärke ab. Die Reizdauer kann seine Dauer beeinflussen. Eine doppelte Reizstärke muss nicht die doppelte Amplitude ergeben; je nach Rezeptor kann der Zusammenhang beispielsweise annähernd linear oder logarithmisch sein. Das örtliche Potenzial breitet sich elektrotonisch aus und wird mit der Entfernung schwächer.

An einer erregbaren Generatorregion können Aktionspotenziale entstehen, wenn dort die zellspezifische Schwelle erreicht wird. Ein stärkeres Rezeptorpotenzial kann dann die Folgefrequenz steigern, aber nicht die typische Höhe einzelner Aktionspotenziale. Ein Wert von ungefähr −40 mV ist keine allgemeine Schwelle aller Sinneszellen. Örtliche Potenziale können sich zeitlich oder räumlich summieren und so die Schwellenüberschreitung beeinflussen. Ein synaptisches Potenzial entsteht dagegen durch Transmitterbindung an einer postsynaptischen Membran.

Bei einer primären Sinneszelle liegen Reizaufnahme und Bildung der Aktionspotenziale in derselben Nervenzelle. Das Rezeptorpotenzial erreicht ihre Generatorregion; ab der Schwelle entstehen dort Aktionspotenziale. Eine sekundäre Sinneszelle besitzt kein eigenes Axon zur Fernleitung. Ihr Rezeptorpotenzial verändert die Transmitterfreisetzung an eine nachgeschaltete Nervenzelle. Erst dort können Aktionspotenziale entstehen. Haarzellen im Innenohr sind ein Beispiel für sekundäre Sinneszellen.

Ein adäquater Reiz ist der Reiztyp, auf den ein Rezeptor besonders empfindlich reagiert, etwa Licht für Photorezeptoren. Ein anderer Reiztyp kann bei hoher Intensität trotzdem eine Reaktion auslösen: Starker Druck auf das Auge kann eine Lichtwahrnehmung hervorrufen, obwohl der Reiz mechanisch bleibt. Rezeptorpotenziale können depolarisieren oder hyperpolarisieren; ihre Amplitude ist abgestuft. Synaptische Potenziale sind ebenfalls abgestuft, entstehen aber durch Transmitter an einer Postsynapse.