Die Refraktärperiode in einem Neuron tritt nach einem Aktionspotential auf und dauert im Allgemeinen eine Millisekunde. Ein aktionspotential besteht aus drei Phasen.
Phase eins ist die Depolarisation. Während der Depolarisation öffnen sich spannungsgesteuerte Natriumionenkanäle, wodurch die Membranleitfähigkeit des Neurons für Natriumionen erhöht und das Membranpotential der Zelle depolarisiert wird (von typischerweise -70 mV in Richtung eines positiven Potenzials). Mit anderen Worten, die Membran ist weniger negativ., Nachdem das Potential die Aktivierungsschwelle (-55 mV) erreicht hat, wird die Depolarisation aktiv vom Neuron angetrieben und überschreibt das Gleichgewichtspotential einer aktivierten Membran (+30 mV).
Phase zwei ist ¤ re Repolarisation. Während der Repolarisation inaktivieren spannungsgesteuerte Natriumionenkanäle (anders als der geschlossene Zustand) aufgrund der jetzt depolarisierten Membran und spannungsgesteuerte Kaliumkanäle werden aktiviert (offen)., Sowohl die Inaktivierung der Natriumionenkanäle als auch die Öffnung der Kaliumionenkanäle wirken, um das Membranpotential der Zelle wieder auf ihr Ruhememembranpotential zurückzuführen.
Wenn die Membranspannung der Zelle ihr Ruhememembranpotential (in der Nähe von 60 mV) übersteigt, tritt die Zelle in eine Phase der Hyperpolarisation ein. Dies ist auf eine größer als ruhende Kaliumleitfähigkeit über die Zellmembran zurückzuführen. Dieser Kaliumleitwert sinkt schließlich und die Zelle kehrt zu ihrem ruhenden Membranpotential zurück.,
Die Refraktärperioden sind auf die Inaktivierungseigenschaft von spannungsgesteuerten Natriumkanälen und die Verzögerung von Kaliumkanälen beim Schließen zurückzuführen. Spannungsgesteuerte Natriumkanäle haben zwei Gating-Mechanismen, den Aktivierungsmechanismus, der den Kanal mit Depolarisation öffnet, und den Inaktivierungsmechanismus, der den Kanal mit Repolarisation schließt. Während sich der Kanal im inaktiven Zustand befindet, wird er als Reaktion auf die Depolarisation nicht geöffnet. Die Periode, in der die Mehrheit der Natriumkanäle im inaktiven Zustand bleibt, ist die absolute Refraktärperiode., Nach dieser Zeit befinden sich genügend spannungsaktivierte Natriumkanäle im geschlossenen (aktiven) Zustand, um auf die Depolarisation zu reagieren. Spannungsgesteuerte Kaliumkanäle, die sich als Reaktion auf die Repolarisation öffnen, schließen sich jedoch nicht so schnell wie spannungsgesteuerte Natriumkanäle; in den aktiven geschlossenen Zustand zurückzukehren. Während dieser Zeit bedeutet die zusätzliche Kaliumleitfähigkeit, dass sich die Membran an einer höheren Schwelle befindet und einen größeren Stimulus benötigt, um Aktionspotentiale zu feuern., Mit anderen Worten, da das Membranpotential innerhalb des Axons relativ zur Außenseite der Membran zunehmend negativ wird, wird ein stärkerer Stimulus benötigt, um die Schwellenspannung zu erreichen und somit ein weiteres Aktionspotential auszulösen. Diese Periode ist die relative Refraktärperiode.