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Am Axonhügel ist durch die Beschaffenheit der Zellmembran die zur Auslösung eines Aktionsimpulses notwendige
Schwellspannung am geringsten. Auch wenn die EPSPs und IPSPs hier gedämpft eintreffen, stellt der Axonhügel den
Entstehungsort für Aktionsimpulse dar.
Dabei wird ein Aktionsimpuls genau dann ausgelöst, wenn annähernd gleichzeitig eintreffende PSPs in Summe die
Schwellspannung überschreiten. Die Forderung nach annähernder Gleichzeitigkeit ist hierbei entscheidend, denn das
Neuron stellt ja mit der Zeit seine Ruhemembranspannung wieder ein. Ein Neuron kann somit als
Koinzidenzdetektor (misst gleichzeitiges Auftreten verschiedener Umstände, in diesem Fall neuronaler Aktivität)
verstanden werden. Mit der Vereinfachung, dass die Aktivität der Synapsen in gewissen Zeitschritten abgetastet
werden, lässt sich ein Neuron auch relativ einfach simulieren. (siehe Abb. 2.10) [7]
xi = Eingabe (Membranspannung an der Präsynapse)
wij = Gewichtung (Synaptische Effektivität)
netj = Σ (xiwij) (Spannung am Axonhügel)
θj = Schwellwert (Schwellspannung)
σj = φ (netj – θj) = Ausgabe (Aktivität)
φ(x)= Ausgabefunktion (Alles-oder-nichts-Prinzip:
für x<0 → φ(x) = 0; für x>0 → φ(x) =AI)
Abb. 2.10: Schematische Darstellung der Informationsverarbeitung
innerhalb eines Neurons gemäß Literatur [7]
Um das Axon eines Neurons im peripheren Nervensystem befinden sich durch Ranviersche Schnürringe getrennte
Myelinscheiden. (siehe Abb. 2.8) Einmal ausgelöst, pflanzt sich ein Aktionsimpuls entlang des Axons unter
Auslösung immer neuer Aktionsimpulse sprunghaft von einem Schnürring zum nächsten fort. So kann ein
Aktionsimpuls in myelinisierten Nervenfasern energiesparend auch über weite Distanzen ungehindert zum Ziel
gelangen. Aufgrund der dabei auftretenden Refraktärzeit ist außerdem gewährleistet, dass sich ein Aktionsimpuls nur
in eine Richtung fortpflanzt.
Nun geschieht die neuronale Informationsverarbeitung nicht in einem einzelnen Neuron, sondern in einem
Neuronennetzwerk (Verbund mehrerer Neuronen).
Neuronennetzwerke
Das zeitliche Zusammenwirken mehrerer Neuronen ist in Neuronennetzwerken beschreibbar. Die gesendete
Information eines Neurons steckt in seiner Aktivität (siehe Abb. 2.10), welche formal binär (Alles-oder-nichtsPrinzip) und zeitlich diskret (Verarbeitung in Zeitschritten) ist und zusammen mit den Aktivitäten anderer Neuronen
ein Aktivitätsmuster bildet. Ein Neuronennetzwerk (Verbund mehrerer Neuronen) arbeitet meist in
Verarbeitungsschichten. So stellt das Aktivitätsmuster der ersten Verarbeitungsschicht den Eingang für die zweite
Verarbeitungsschicht dar, das Aktivitätsmuster der zweiten Verarbeitungsschicht den Eingang für die dritte
Verarbeitungsschicht usw. (siehe Abb. 2.11).
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