Die Hyperpolarisation (engl. hyperpolarization) bezeichnet eine Erhöhung des Membranpotenzials einer Nerven- oder Muskelzelle durch Aktivierung inhibitorischer Synapsen oder durch das Anlegen von Strömen geeigneter Polarität an die erregbare Membran. Außerdem tritt es regelmäßig nach Aktionspotentialen auf (s.u.).
Dadurch wird zugleich - im Sinne einer Hemmung - die Schwelle für die Auslösung einer Erregung angehoben.
Kurz nach einem Aktionspotential bewirkt das Öffnen der spannungsabhängigen K+-Kanäle ein Unterschreiten des Ruhepotenzials um circa 10 bis 30 mV auf etwa -100 elektrische mV. Man nennt diese Hyperpolarisation auch Nachpotenzial. Dieses verhindert die Reizbarkeit der Nervenzelle für einen neuen Impuls für etwa eine Millisekunde. Diese Zeit wird auch Refraktärzeit genannt.
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