CODIERUNG & VERRECHNUNG
Wird ein Reiz über eine Synapse weitergeleitet, bildet sich in der Postsynapse ein ein
postsynaptisches Potential (PSP). Dieses wird über die Dendriten ins Soma geleitet und
schwächt dabei ab, denn es ist nicht dekrementfrei.
In den Dendriten und im Soma ist die Codierung analog, das heißt, dass die Information über
die Dauer und Stärke des Reizes durch die Höhe und Länge der Amplitude abgebildet wird.
Wie genau diese Amplitude aussieht hängt von der Stärke und Dauer der
Neurotransmitterausschüttung während der Exocytose an der Synapse ab. Dies wiederrum
hängt von der Frequenz der ankommenden AP´s ab.
Das postsynaptische Potential wird am Axonhügel verrechnet. Dabei kommt räumliche und
zeitliche Summation ins Spiel.
Bei der räumlichen Summation kommen von mehreren Synapsen, hemmende und/oder
erregende, postsynaptische Potentiale, also EPSP´s von erregenden Synapsen und IPSP´s von
hemmenden Synapsen, in Soma an und werden am Axonhügel miteinander summiert.
Überschreitet das PSP nun den Schwellenwert, dann kann ein AP ausgebildet und über das
Axon zur nächsten Nervenzelle weitergeleitet werden.
Aufgrund der IPSP´s kann es allerdings auch sein, dass kein AP ausgebildet werden, das PSP
den Schwellenwert also nicht überschreitet, und demnach kein Reiz weitergeleitet werden kann.
Bei der zeitlichen Summation kommen von einer Synapse in kurzen zeitlichen Abständen
mehrere PSP´s hintereinander im Soma an. Da eine Synapse entweder nur hemmend oder nur
erregend sein kann, also nur EPSP´s oder nur IPSP´s gebildet werden können, wird entweder
ein AP ausgebildet oder gar keins.
Zum Verständnis muss gesagt werden, dass an der postsynaptischen Membran von
erregenden Synapsen Natrium-Ionenkanäle durch den Neurotransmitter, hier Acetylcholin,
geöffnet werden und die Postsynapse durch den Einstrom von Na+ depolarisiert wird.
Bei hemmenden Synapsen werden Chlorid-Ionenkanäle durch den Neurotransmitter geöffnet
und die Postsynapse durch den Einstrom von Cl- hyperpolarisiert wird.
Dies ist an den Amplituden der PSP´s erkennbar.
Wird nun ein AP, durch Überschreitung des Schwellenwerts, ausgebildet, erfolgt die
Reizweiterleitung von nun an mit digitaler Codierung.
Bei der digitalen Codierung vom Axonhügel bis zur Synapse, wird die Stärke und Dauer des
Reizes durch die Frequenz der AP´s angegeben. Über die Amplitude ist dies nicht erkennbar,
da die digitale Codierung überall am Neuron erfolgt, wo ein AP ausgebildet, bzw. weitergeleitet
werden kann und die Amplitude eines AP sieht immer gleich aus und ist dekrementfrei, da AP´s
nach dem Alles-oder-Nichts Gesetz ausgebildet werden.
Folglich sagt sagt die Amplitude bei der digitalen Codierung nichts über die Stärke und Dauer
eines Reizes aus. Dafür ist die analoge Codierung zuständig.
Der ständige Wechsel zwischen analoger und digitaler Codierung bei der Reizweiterleitung ist
notwendig, da, wie oben bereits erwähnt, die Amplitude bei der digitalen Codierung nichts über
die Stärke und Dauer aussagt und bei der analogen Codierung könnte das PSP nicht über das
Axon zum nächsten Neuron weitergeleitet werden, da das PSP nicht dekrementfrei ist und
abschwächen würde. Folglich könnte kein Reiz vollständig weitergeleitet werden.
Die analoge Codierung selbst ist wichtig, da die Verrechnung des Amplitudencodes nötig ist,
damit die Information über die Stärke und Dauer eines Reizes ans Gehirn weitergeleitet werden
kann.
Wird ein Reiz über eine Synapse weitergeleitet, bildet sich in der Postsynapse ein ein
postsynaptisches Potential (PSP). Dieses wird über die Dendriten ins Soma geleitet und
schwächt dabei ab, denn es ist nicht dekrementfrei.
In den Dendriten und im Soma ist die Codierung analog, das heißt, dass die Information über
die Dauer und Stärke des Reizes durch die Höhe und Länge der Amplitude abgebildet wird.
Wie genau diese Amplitude aussieht hängt von der Stärke und Dauer der
Neurotransmitterausschüttung während der Exocytose an der Synapse ab. Dies wiederrum
hängt von der Frequenz der ankommenden AP´s ab.
Das postsynaptische Potential wird am Axonhügel verrechnet. Dabei kommt räumliche und
zeitliche Summation ins Spiel.
Bei der räumlichen Summation kommen von mehreren Synapsen, hemmende und/oder
erregende, postsynaptische Potentiale, also EPSP´s von erregenden Synapsen und IPSP´s von
hemmenden Synapsen, in Soma an und werden am Axonhügel miteinander summiert.
Überschreitet das PSP nun den Schwellenwert, dann kann ein AP ausgebildet und über das
Axon zur nächsten Nervenzelle weitergeleitet werden.
Aufgrund der IPSP´s kann es allerdings auch sein, dass kein AP ausgebildet werden, das PSP
den Schwellenwert also nicht überschreitet, und demnach kein Reiz weitergeleitet werden kann.
Bei der zeitlichen Summation kommen von einer Synapse in kurzen zeitlichen Abständen
mehrere PSP´s hintereinander im Soma an. Da eine Synapse entweder nur hemmend oder nur
erregend sein kann, also nur EPSP´s oder nur IPSP´s gebildet werden können, wird entweder
ein AP ausgebildet oder gar keins.
Zum Verständnis muss gesagt werden, dass an der postsynaptischen Membran von
erregenden Synapsen Natrium-Ionenkanäle durch den Neurotransmitter, hier Acetylcholin,
geöffnet werden und die Postsynapse durch den Einstrom von Na+ depolarisiert wird.
Bei hemmenden Synapsen werden Chlorid-Ionenkanäle durch den Neurotransmitter geöffnet
und die Postsynapse durch den Einstrom von Cl- hyperpolarisiert wird.
Dies ist an den Amplituden der PSP´s erkennbar.
Wird nun ein AP, durch Überschreitung des Schwellenwerts, ausgebildet, erfolgt die
Reizweiterleitung von nun an mit digitaler Codierung.
Bei der digitalen Codierung vom Axonhügel bis zur Synapse, wird die Stärke und Dauer des
Reizes durch die Frequenz der AP´s angegeben. Über die Amplitude ist dies nicht erkennbar,
da die digitale Codierung überall am Neuron erfolgt, wo ein AP ausgebildet, bzw. weitergeleitet
werden kann und die Amplitude eines AP sieht immer gleich aus und ist dekrementfrei, da AP´s
nach dem Alles-oder-Nichts Gesetz ausgebildet werden.
Folglich sagt sagt die Amplitude bei der digitalen Codierung nichts über die Stärke und Dauer
eines Reizes aus. Dafür ist die analoge Codierung zuständig.
Der ständige Wechsel zwischen analoger und digitaler Codierung bei der Reizweiterleitung ist
notwendig, da, wie oben bereits erwähnt, die Amplitude bei der digitalen Codierung nichts über
die Stärke und Dauer aussagt und bei der analogen Codierung könnte das PSP nicht über das
Axon zum nächsten Neuron weitergeleitet werden, da das PSP nicht dekrementfrei ist und
abschwächen würde. Folglich könnte kein Reiz vollständig weitergeleitet werden.
Die analoge Codierung selbst ist wichtig, da die Verrechnung des Amplitudencodes nötig ist,
damit die Information über die Stärke und Dauer eines Reizes ans Gehirn weitergeleitet werden
kann.
