Membranzeitkonstante
Definition
Die Membranzeitkonstante, kurz τ, ist das Produkt aus Membrankapazität und Membranwiderstand. Sie gibt die Zeit an, die benötigt wird, um rund 63 % der Maximalladung an der Membran zu erreichen. Diese liegt zwischen 5 und 50 ms.
siehe auch: Membranlängskonstante
Hintergrund
Die Membranzeitkonstante ist ein Maß für die Geschwindigkeit der Potentialänderung an der Membran. Dieser Vorgang ist geschwindigkeitslimitierend für die Fortleitung einer Erregung und muss für jeden Membranabschnitt, der depolarisiert, wiederholt werden. Eine Reduktion der Membranzeitkonstante führt daher zur Beschleunigung der Erregungsleitung.
Sie wird nach folgender Formel berechnet:
- Rm = Membranwiderstand
- Cm = Membrankapazität
Physikalisches Modell
Die isolierende Lipiddoppelschicht und die umgebende Elektrolytflüssigkeit mit verschiedenen Ionen wirken physikalisch wie ein Kondensator. Durch die konstant geöffneten Ionenkanäle in der Membran (Leckkanäle) muss zur Simulation der Potentialänderung jedoch ebenfalls der Membranwiderstand berücksichtigt werden.
Kommt es nun zum Stromfluss durch die Membran (durch eine Erregung des Neurons), ändert sich die Spannung am Kondensator. Die Zeitkonstante beschreibt die Zeit, nach der Strom auf ca. 37 % des Ursprungswertes gesunken ist und die Spannung etwa 63 % des Endwertes erreicht hat.
Quelle
- Priewe J., Tümmers D., Funktionsprinzipien des Nervensystems. In: Kompendium Vorklinik - GK1. Springer-Lehrbuch. Springer, 2007
- Uni Bremen - Signalausbreitung am Membranmodell - RC-Schaltungen, abgerufen am 14.11.2022