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5.1. Allgemeine Auswirkungen des elektrischen Stromes auf den menschlichen Körper
Abbildung 5.1.: Schema der Ionenkonzentrationen und Ladungsverhältnisse an einer
Zellmembran. Die Zahlwerte geben ungefähre Ionenkonzentrationen
in µmol/cm 3 für den Ruhezustand einer Muskelzelle an.
(aus [Rei98])
Durch die unterschiedliche Ionenkonzentration innerhalb und auÿerhalb der Zelle
ist die Zellwand polarisiert, und es baut sich ein elektrisches Potential auf, das bei
menschlichen Zellen typischerweise ca. −90 mV gegenüber dem Auÿenraum beträgt.
(In Abbildung 5.1 bzw. [Rei98] etwas missverständlich dargestellt.) Dieses elektrische
Potential wird Membranpotential oder auch Ruhepotential genannt.
Sobald ein äuÿerer Reiz, der elektrischer oder chemischer Natur sein kann, auf
die Zelle einwirkt, verändert sich die Leitfähigkeit der Zellwand. Ist der äuÿere Reiz
gröÿer als die sogenannte Membranschwelle, setzt sich dieser Eekt lawinenartig
durch die komplette Zellwand fort, und die Zelle nimmt kurzzeitig ein um einige
10 mV höheres Potential an. Dieses wird Aktionspotential genannt und ist positiv
gegenüber dem Zellauÿenraum. Bleibt der Reiz in seiner Intensität jedoch unter dem
Schwellenwert, reagiert die Zelle nur sehr schwach oder gar nicht. Man spricht in
diesem Zusammenhang von einem Alles oder nichts-Verhalten der Zelle [KFE87].
Der Prozess des relativ starken Sprungs auf das Aktionspotential wird Depolarisation
genannt. Sofort nach der Depolarisation beginnt die sogenannte Repolarisation,
bei der das Zellpotential wieder auf das Ruhepotential sinkt. Nach Erreichen des
Ruhepotentialwertes schwingt das Zellpotential jedoch noch durch und nähert sich
nur langsam dem endgültigen Ruhepotential an. In diesem Zustand wird die Zelle als
refraktär bezeichnet und reagiert nicht auf weitere äuÿere Reize. Die Nervenzellen
von Säugetieren bei Körpertemperatur sind für einen Zeitraum von etwa 0,5 ms nach
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