Локальное изменение сопротивления мембраны

Когда нейрон получает стимул, возникает локальное изменение сопротивления мембраны прохождению через нее ионов натрия и калия. Ионы натрия проникают в клетку, а ионы калия покидают ее. Этот обмен ионов через мембрану приводит к тому, что трансмембранная разность потенциалов определенным образом изменяется; иными словами, через мембрану идет электрический ток. Локальное изменение потенциала в свою очередь индуцирует снижение сопротивления для натрия и калия в соседнем участке мембраны, расположенном дальше от места первичного тока. Так изменение потенциала распространяется вдоль аксона «шаг за шагом» в виде волны, получившей название потенциала действия.

Локальное изменение разности потенциалов на мембране приводит также к тому, что в нейрон входят ноны кальция. Когда потенциал действия достигает нервного окончания, проникающие в окончание ионы кальция запускают механизм высвобождения ацетилхолина. Ацетилхолин попадает в синаптическую щель, диффундирует через нее, и часть молекул немедленно связывается с рецепторами, имеющимися на мембране соседней клетки, что вызывает на ней локальное изменение электрического сопротивления. В мышечных волокнах и в некоторых нервных клетках это изменение представляет собой просто первый этап генерации следующего потенциала действия: мышечное волокно сокращается, а нервная клетка возбуждается и проводит сигнал далее. В других постсинаптнческих клетках ответ может быть тормозным. Весь ацетилхолин затем распадается на ацетат и холин с помощью фермента ацетилхолинэстеразы, располагающейся на внешней поверхности клеточной мембраны и в синаптической щели.

Если нужно, чтобы нейрон передал более одного сигнала, то нервное окончание должно возобновить запас ацетилхолина. Ацетилхолин синтезируется путем переноса ацетильной группы с соединения, называемого ацетилкоэнзимом А, на молекулу холина.