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groß genug, wird der Axonansatz depolarisiert. Diese Depolarisierung wird durch
ein Eindringen positiver Natriumionen in das Zellinnere hervorgerufen. Dadurch
wird das Zellinnere vorübergehend (für etwa eine Millisekunde) positiver als seine
Außenseite. Anschließend wird durch Austritt von positiven Kaliumionen die Po-
tentialdifferenz wieder aufgebaut. Die ursprüngliche Verteilung der Natrium- und
Kaliumionen wird schließlich durch spezielle
Ionenpumpen
in der Zellmembran wie-
derhergestellt.
Die plötzliche, vorübergehende Änderung des elektrischen Potentials, die
Akti-
onspotential
heißt, pflanzt sich entlang des Axons fort. Die Fortpflanzungsgeschwin-
digkeit beträgt je nach den Eigenschaften des Axons zwischen 0.5 und 130 m/s. Ins-
besondere hängt sie davon ab, wie stark das Axon mit einer Myelinhülle umgeben
ist (je stärker die Myelinisierung, desto schneller die Fortpflanzung des Aktionspo-
tentials). Wenn dieser Nervenimpuls das Ende des Axons erreicht, bewirkt er an den
Endknöpfchen die Ausschüttung von Neurotransmittern, wodurch das Signal wei-
tergegeben wird.
Zusammengefasst: Änderungen des elektrischen Potentials werden am Zellkör-
per akkumuliert, und werden, wenn sie einen Schwellenwert erreichen, entlang des
Axons weitergegeben. Genau dieser Nervenimpuls bewirkt, dass Neurotransmitter
von den Endknöpfchen ausgeschüttet werden, wodurch eine Änderung des elek-
trischen Potentials des verbundenen Neurons bewirkt wird. Auch wenn diese Be-
schreibung stark vereinfacht ist, enthält sie doch das Wesentliche der neuronalen
Informationsverarbeitung.
Im Nervensystem des Menschen werden Informationen durch sich ständig än-
dernde Größen dargestellt, und zwar im wesentlichen durch zwei: Erstens das elek-
trische Potential der Neuronenmembran und zweitens die Anzahl der Nervenimpul-
se, die ein Neuron pro Sekunde weiterleitet. Letztere Anzahl heißt auch die
Feuerrate
(engl.
rate of firing
) des Neurons. Man geht davon aus, dass die Anzahl der Impulse
wichtiger ist als ihre Form (im Sinne der Änderung des elektrischen Potentials). Es
kann 100 und mehr Nervenimpulse je Sekunde geben. Je höher die Feuerrate, desto
höher der Einfluss, den das Axon auf die Neuronen hat, mit denen es verbunden ist.
In künstlichen neuronalen Netzen wird diese „Frequenzkodierung“ von Informatio-
nen jedoch gewöhnlich nicht nachgebildet.
