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Informationsverarbeitung II: räumliche und zeitliche Summation und präsynaptische Hemmung

Neurobiologie - allgemein
Ionen und Erregungsleitung / Informationsverarbeitung I: Art des postsynaptischen Potentials

Da meist mehrere Signale an einer Nervenzelle ankommen, muss es auf der nächsten Stufe zu einer Verrechnung aller PSP kommen. Hierfür gibt es zwei Prinzipien:

  1. Zeitliche Summation: zeitlich kurz aufeinanderfolgende Erregungen einer Synapse
  2. Räumliche Summation: gleichzeitige Stimulierung an verschiedenen Synapsen
Die Abbildung zeigt die zeitliche und räumliche Verrechnung sowie die Verschaltung an einer Nervenzelle. Mehrere Endknöpfchen sind mit den Dendriten einer weiteren Nervenzelle verbunden. Am Axonhügel entscheidet sich, ob das Rezeptorpotential für ein neues Aktionspotential ausreicht.
Die Abbildung zeigt die zeitliche und räumliche Verrechnung sowie die Verschaltung an einer Nervenzelle. Mehrere Endknöpfchen sind mit den Dendriten einer weiteren Nervenzelle verbunden. Am Axonhügel entscheidet sich, ob das Rezeptorpotential für ein neues Aktionspotential ausreicht.

Die linke Abbildung zeigt die zeitliche Summation. 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. Das heißt, dass eine hemmende Synapse am Endknöpfchen eines Neurons anliegt. Der von ihr ausgeschüttete Neurotransmitter hemmt die weitere Ausbreitung des Aktionspotentials, das über eben dieses Neuron geleitet wird. An den Endknöpfchen werden somit keine Neurotransmitter ausgeschüttet.

Präsynaptische Hemmung. Unterbindet die Signalweiterleitung vor der Synapse.
Präsynaptische Hemmung. 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.

Kommentare zum Thema: Informationsverarbeitung II: räumliche und zeitliche Summation und präsynaptische Hemmung

  • Martina Henn-Sax schrieb am 16.04.2014 um 21:45 Uhr
    Hallo Cara, um dies noch besser zu verdeutlichen ist das Video auf der vorherigen Seite "Informationsverarbeitungsstufe I – Art des postsynaptischen Potentials" ganz hilfreich.... Gruß und gutes Lernen Martina Henn-Sax
  • Martina Henn-Sax schrieb am 16.04.2014 um 21:38 Uhr
    Hallo Cara, danke für die Frage. Die räumliche und zeitliche Summation spielt sich im Zellkörper ab, am Axonhügel wird dann entschieden: wird ein AP gebildet oder nicht. Wenn Sie die Abbildung oben genau betrachtet werden parallel zwei Orte beobachtet. 1.) Der Ort an dem die Information vom Dendriten oder Endköpfchen (präsynaptische Membarn) auf den Zellkörper (=postsynaptische Membran) übertragen wird. Dort kommt es zum Ioneneinstrom (Bsp. Natrium-Ionen und einer Depolarisation). Aus dieser Depolarisation wird ein Generatorpotenial gebildet. Dieses wird elektrotonisch zum Axonhügel übertragen. Dieses Potential spiegelt in der Höhe der Amplitude die Spannungsänderung wieder. Ein weiterer Ioneneinstrom (Natriumionen) führt zur Erhöhung der Depolarisation. 2.) Am Axonhügel wird entschieden, ob - durch das Generatorpotenial der für diese Nervenzelle spezifische Schwellenwert überschritten wird. Ist dies der Fall wird ein Axonpotential ausgelöst. So lange die Spannungsänderung unter diesem Schwellenwert liegt erfolgt kein Aktionspotential. Zu Beginn der Potentialänderung werden nur einige spannungsabhänige Natriumkanäle geöffnet, wird die Schwelle überschritten öffnen alle. Ich hoffe das ist so verständlicher....
  • Cara Demir schrieb am 16.04.2014 um 20:55 Uhr
    Hallo! Wieso genau kann es sein, dass eine zeitliche Summton ablaufen kann, wenn aufgrund der Refraktärzeit doch eigentlich kein neues AP ausgelöst werden kann?
  • Martina Henn-Sax schrieb am 19.02.2014 um 10:37 Uhr
    Hallo Herr Knüssel, vielen Dank für Ihren Hinweis. Sie machen keinen Denkfehler!! Ich habe die Aufgabe entsprechend geändert. Bitte entschuldigen Sie dass ich dies übersehen hatte. Mit besten Grüßen Martina Henn-Sax
Bild von Autor Dr. Martina Henn-Sax

Autor: Dr. Martina Henn-Sax

Dieses Dokument Informationsverarbeitung II: räumliche und zeitliche Summation und präsynaptische Hemmung ist Teil eines interaktiven Online-Kurses zum Thema Neurobiologie.

Dr. Martina Henn-Sax verfügt über langjährige Erfahrung auf diesem Themengebiet.
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