Summation räumliche und zeitliche
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Allerdings wird nur ein Aktionspotential ausgelöst, wenn die Summation aus hemmenden (IPSP) und erregenden (EPSP) postsynaptischen Signalen einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Sind die addierten EPSPs stark genug und werden sie nicht durch IPSPs gehemmt, dann ist die Wahrscheinlichkeit, dass am Axonhügel ein Aktionspotenzial entsteht, hoch.
Beispiel: Es werden drei Dendriten betrachtet:
- Zum Zeitpunkt a wird nur an Dendrit 1 ein EPSP ausgelöst, welches jedoch zu schwach ist, um eine überschwellige Depolarisation am Axonhügel auszulösen.
- Zum Zeitpunkt b werden an D1 und D2 jeweils ein EPSP ausgelöst.
Damit das kritische Schwellenwertpotential überschritten wird, genügt eine Veränderung von 20mV.
Während exzitatorische postsynaptische Potentiale (EPSP) eine steigende elektrische Spannung verursachen, hemmen inhibitorische postsynaptische Potentiale (IPSP) eine mögliche Reaktion am Axon. Ein einzelnes Aktionspotenzial kann keine überschwellige Depolarisation und daraus folgende Aktionspotenziale am Axonhügel erzeugen.
Hier treffen die Reize (Erregung) in so kurzen Zeitabständen ein, dass das Membranpotential nach Eintreffen des ersten Impulses nicht auf das Niveau des Ruhepotentials zurückkehren kann.
Die rechte Abbildung hingegen visualisiert schematisch die räumliche Summation. Die Nervenzelle wird von mehreren Synapsen gleichzeitig stimuliert, sodass sich die postsynaptischen Potentiale addieren.
Präsynaptische Hemmung
Hier findet eine Hemmung bereits vor dem synaptischen Spalt statt.
Dieser liegt in der Nervenzelle bei ungefähr -50 mV. Am Axonhügel entscheidet sich, ob das Rezeptorpotential für ein neues Aktionspotential ausreicht.
Die linke Abbildung zeigt die zeitliche Summation.
Deshalb kommt es zur Summation der Aktionspotenziale, welche an den Dendriten der Nervenzelle ankommen.
Die Wirkung dieser Synapsen ist in der Regel sehr stark ausgeprägt, da sie oft direkt am Soma des Neurons anliegen.[1][2]
Räumliche Summation
Die durch verschiedene Synapsen entstandenen Potentiale summieren sich und breiten sich elektrotonisch in der Zelle aus. Diese EPSPs werden summiert und sie können somit ein Aktionspotenzial am Axonhügel auslösen.
Synapse: Zeitliche Summation
In der Nervenzelle ist der Bereich des Axonhügels der Summationsort für sämtliche Signale die über die Dendriten aufgenommen werden.
Unterbindet die Signalweiterleitung vor der Synapse.
Etwas komplexer formuliert: Sind Synapsen eines inhibitorischen Neurons mit den Axonen eines exzitatorischen Neurons verbunden, kann das inhibitorische Neuron das Aktionspotential des exzitatorischen Neurons schwächen oder gänzlich hemmen.
Räumliche und zeitliche Summation
Name: Leonie Zippel, 2023-01
Eine einzige Nervenzelle ist mit tausenden Synapsen verknüpft.
Hemmende Synapsen können durch Hyperpolarisation diese Potentiale stark reduzieren und das Ruhepotential stabiliseren. Summation entspricht hier der Verrechnung der postsynaptischen Potentiale. Es existieren zwei Arten der Summation: die zeitliche und die räumliche Summation.
Räumliche Summation
Die räumliche Summation beschreibt die Addition von gleichzeitig entstehenden EPSPs und IPSPs an unterschiedlichen Dendriten.
Hier muss zwischen hemmenden und erregenden Impulsen differenziert werden.
Informationsverarbeitung II: räumliche und zeitliche Summation und präsynaptische Hemmung
Da meist mehrere Signale an einer Nervenzelle ankommen, muss es auf der nächsten Stufe zu einer Verrechnung aller PSP kommen. EPSPs haben meist eine Dauer von 5-20 ms.
Der Reiz eines einzelnen EPSP führt nur zu einer geringen lokalen Depolarisation der Membran von weniger als 1 mV. Ob ein Aktionspotential ausgelöst wird oder nicht gilt analog zur räumlichen Summation: Summe der Spannung über dem Schwellenwert = Aktionspotential; Summe der Spannungen unter dem Schwellenwert = kein Aktionspotential
Bei der Summation werden sämtliche ankommende elektrische Signale miteinander verrechnet, sozusagen aufsummiert. Durch das hemmende IPSP kann kein Aktionspotenzial am Axonhügel ausgelöst werden.
Synapse: Räumliche Summation
Zeitliche Summation
Die zeitliche Summation entsteht, wenn an einem einzigen Dendriten in kurzen Abständen EPSPs ausgelöst werden.
Diese aufeinander folgenden EPSPs werden addiert und sind somit stark genug, um ein Aktionspotenzial am Axonhügel auszulösen.
Beispiel: Es wird ein Dendrit betrachtet:
- In der Zeitspanne a wird nur ein EPSP am Dendriten ausgelöst, welches zu schwach ist, um bis zum Axonhügel zu gelangen und dort ein Aktionspotenzial auszulösen.
- In der Zeitspanne b (genauso lang wie a) werden mehrere EPSPs am Dendriten ausgelöst.