Hyperpolarisering är en förändring i cellens membranpotential , vilket gör den mer negativ. Detta är motsatsen till depolarisering . Den undertrycker aktionspotentialer genom att öka stimulansen som krävs för att flytta membranpotentialen till aktionspotentialtröskeln .
Hyperpolarisering orsakas ofta av ett utflöde av K+ (katjon) genom K+-jonkanaler eller ett inflöde av Cl- (anjon) genom en annan Cl-kanal . Å andra sidan undertrycker inflödet av katjoner, såsom Na+ genom Na+-kanaler eller Ca2+ genom Ca2+-kanaler, hyperpolarisering. Om cellen har Na + eller Ca2 + strömmar i vila, kommer hämning av dessa strömmar också att leda till hyperpolarisering. Detta spänningsstyrda jonkanalsvar är hur hyperpolariseringstillståndet uppnås. Nervcellgår in i ett tillstånd av hyperpolarisering omedelbart efter att ha genererat en aktionspotential. Eftersom neuronen är hyperpolariserad befinner den sig i en refraktär period , som varar cirka 2 millisekunder, under vilken neuronen inte kan generera efterföljande aktionspotentialer. Natrium-kalium-ATPaser omfördelar K+- och Na+-joner tills membranpotentialen återgår till sin vilopotential på cirka -70 millivolt , vid vilken tidpunkt neuronen återigen är redo att överföra en annan aktionspotential. [ett]
Spänningsstyrda jonkanaler svarar på förändringar i membranpotential. Jonkanaler som kalium, klorid och natrium är nyckelkomponenter i generering av aktionspotential såväl som hyperpolarisering. Dessa kanaler fungerar genom att välja en jon baserat på elektrostatisk attraktion eller repulsion, vilket gör att jonen kan binda till kanalen. [2] Detta frigör vattenmolekylen som är fäst vid kanalen och jonen passerar genom poren. Spänningsstyrda natriumkanaler öppnas som svar på en stimulans och stängs igen. Det betyder att kanalen antingen är öppen eller inte, delvis finns det ingen öppen väg. Ibland stänger kanalen men kan omedelbart öppnas igen, vilket kallas för kanalgrindning , eller så kan den stängas utan att omedelbart öppnas, vilket kallas kanalinaktivering .
Vid vilopotential stänger både spänningsstyrda natrium- och kaliumkanaler, men när cellmembranet blir depolariserat, börjar spänningsstyrda natriumkanaler att öppnas och neuronen börjar depolariseras , vilket skapar en strömåterkopplingsslinga känd som Hodgkin-modellen - Huxley . [2] Emellertid lämnar kaliumjoner naturligt cellen, och om den initiala depolariseringshändelsen inte var tillräckligt signifikant, genererar neuronen inte en aktionspotential. Men om alla natriumkanaler är öppna blir neuronen tio gånger mer permeabel för natrium än för kalium, vilket resulterar i en snabb depolarisering av cellen till en topp på +40 mV. [2] På denna nivå börjar natriumkanaler att bli inaktiverade och spänningsstyrda kaliumkanaler börjar öppnas. Denna kombination av slutna natriumkanaler och öppna kaliumkanaler gör att neuronen repolariseras och blir negativ igen. Neuronen fortsätter att repolarisera tills cellen når ~ -75 mV, [2] vilket är jämviktspotentialen för kaliumjoner. Detta är den punkt där neuronen hyperpolariseras, mellan -70 mV och -75 mV. Efter hyperpolarisering stänger kaliumkanalerna och neurons naturliga permeabilitet för natrium och kalium gör att neuronen kan återgå till sin vilopotential på -70 mV. Under refraktärperioden , som inträffar efter hyperpolarisering men innan neuronen återgår till sin vilopotential, kan neuronen avfyra en aktionspotential på grund av förmågan att öppna natriumkanaler, men eftersom neuronen är mer negativ blir den svårare att nå aktionspotentialtröskeln.
HCN-kanaler aktiveras genom hyperpolarisering.
Hyperpolarisering är en förändring i membranpotential. Neuroforskare mäter det med patch-clamp- tekniken . Med denna metod kan de registrera jonströmmar som passerar genom enskilda kanaler. Detta görs med en glasmikropipett, även kallad pipett , 1 mikrometer i diameter. Det finns ett litet område som innehåller några jonkanaler och resten är stängda, vilket gör det till en ingångspunkt för ström. Genom att använda en förstärkare och en spänningsklämma, som är en elektronisk återkopplingskrets, kan försöksledaren bibehålla membranpotentialen vid en fast punkt, och spänningsklämman mäter sedan små förändringar i strömmen. Membranströmmar som orsakar hyperpolarisering är antingen en ökning av extern ström eller en minskning av inkommande ström. [2]