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geleitet wird, deren Dendriten wiederum diese neuronale Aktivität abgreifen. Man unter-
scheidet exzitatorische und inhibitorische Neuronen, also solche, deren Wirkung postsyn-
aptisch entweder erregend oder hemmend ist. In den unterschiedlichen Hirnarealen findet
man einige hundert morphologische Typen von Nervenzellen.
Neuronale Aktivität ist elektrochemischer Natur. Das Nervensignal einer Zelle ent-
spricht einer kurzzeitigen Änderung des elektrischen Potentials in der Größenordnung
von 50-80 Millivolt auf einer Zeitskala von wenigen Millisekunden. Das Feuern von
Nervenspikes kann mehrere Sekunden, bis hin zu Minuten, anhalten. Die Signalübertra-
gung an der Synapse erfolgt entweder elektrisch über synaptische Verbindungskanäle oder
chemisch durch Ausschüttung von Neurotransmittern, also chemischen Botenstoffen, die
die synaptische Membranleitfähigkeit durch das Öffnen oder Schließen von Ionenkanälen
verändern. Die Schaltgeschwindigkeiten von Synapsen variieren erheblich und sind ab-
hängig von der funktionalen Rolle.
Diese Veränderungen der synaptischen Verbindungsstärken stellen die molekularbio-
logische Basis für die so wesentlichen Eigenschaften des Gehirns, wie Lernen, Assozia-
tionsfähigkeit und Gedächtnis dar. Als Hypothese wurde dies erstmals von Donald Hebb
(
1949
) formuliert. Sinngemäß lautet seine experimentell seither bestens bestätigte Regel
der synaptischen Plastizität (Veränderbarkeit): Die gleichzeitige Aktivierung zweier mit-
einander verbundener Zellen sollte zu einer Veränderung der Verbindungsstärke führen,
derart, dass sich die Wahrscheinlichkeit des Feuerns der postsynaptischen Zelle erhöht,
falls die präsynaptische Zelle aktiv ist.
Neuronale Netze sind massiv parallel organisierte Strukturen mit Neuronen als ein-
fachen Aktivierungseinheiten, deren synaptische Verbindungen untereinander einer regel-
haften, aktivitätsabhängigen Veränderbarkeit unterliegen. Neuronen codieren dabei nicht
ganze Symbole, sondern selektiv einzelne Merkmale aus der Menge gegebener Sinnes-
daten (Ritter et al. 1969).
Als nächsthöhere Einheit über dem Neuron und der Synapse kann man sogenannte
neuronale Karten
betrachten. Hierbei handelt es sich um Neuronenfelder oder -schichten,
welche zumeist auch anatomisch sichtbar sind und innerhalb derer eine spezielle Datenre-
präsentation bezüglich einer bestimmten Aufgabenstellung erfolgt.
In Anlehnung an im Gehirn ablaufende Vorgänge führt dies zu massiv parallelen,
konnektionistischen Modellen. Deren Verarbeitungselemente ähneln stark vereinfachten
Neuronen, die nur sehr einfache Operationen, wie die Summation von Eingabewerten, den
Vergleich der Summe gegen einen Schwellwert und die Erzeugung eines Ausgabesignals
ausführen. Sie sind untereinander dicht verknüpft, wobei die Verbindungen üblicherweise
mit einem Gewicht versehen sind, das die Stärke der Verbindungen ausdrückt. Positive
Gewichte üben einen verstärkenden Einfluss auf die Aktivität des betreffenden Elements
aus, negative einen abschwächenden. Das Wissen wird nicht auf symbolische Weise dar-
gestellt und verarbeitet. Vielmehr verarbeiten und übertragen einzelne Elemente lediglich
Aktivierungswerte beschränkter Genauigkeit und sind nicht in der Lage, mit Symbolen
oder Symbolfolgen umzugehen.
