Um akustische Information mit hoher zeitlicher Genauigkeit zu bearbeiten, können Nervenzellen flexibel ihrer Funktionsweise anzupassen je nach Situation . Bei geringen Eingangsfrequenzen erzeugen sie am abgehenden Aktionspotentialen in der Nähe der Zellkörper . Nach hemmende oder Hochfrequenz erregender Signale , die Zellen produzieren viele Aktionspotentiale weiter entfernt . Auf diese Weise sind sie sehr empfindlich gegenüber verschiedenen Arten von Eingangssignalen. Diese Ergebnisse wurden von einem Forscherteam von der LMU München und des Bernstein Zentrums und des Bernstein Fokus Neurotechnologie in München, die Computer-Modelle in ihrer Studie unter Leitung von Professor Christian Leibold , Professor Benedikt Grothe , und Dr. Felix Felmy erhalten. Die Forscher ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe des Journal of Neuroscience .
Hat der Knall von vorne oder von rechts kommen ? Um Schallquellen lokalisieren , Nervenzellen im Hirnstamm bewerten die unterschiedlichen Ankunftszeiten der Schallsignale an beiden Ohren. In der Lage zu zeitlichen Abweichungen von bis zu 10 Millionstel einer Sekunde erkennen , müssen die Nervenzellen sehr schnell aufgeregt zu werden. Bei diesem Verfahren wird die elektrische Spannung , die auf ihrer Zellmembran herrscht verändern sie . Wenn ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird , werden die Nervenzellen erzeugen ein starkes elektrisches Signal - eine sogenannte Aktionspotenzial - die effizient über lange Strecken ohne Schwächung Axon übertragen werden können. Um die Schwelle zu erreichen , werden die Eingangssignale summiert. Dies wird erreicht, zu erleichtern, um so langsamer die Nervenzellen verändern ihre elektrischen Membranpotentials .
Eingangssignale optimal verarbeitet
Diese Anforderungen - schnelle Spannungsänderungen für eine hohe zeitliche Auflösung der Eingangssignale , und langsame Spannungsänderungen für eine optimale Signalintegration , die für die Erzeugung eines Aktionspotentials erforderlich ist - stellen eine paradoxe Herausforderung für die Nervenzellen . " Dieses Problem wird durch die Natur durch die räumliche Trennung der beiden Prozesse gelöst. Während die Eingangssignale in den Zellkörper und Dendriten verarbeitet werden Aktionspotentiale im Axon , eine Zelle Prozess erzeugt ", erklärt Leibold , Leiter der Studie . Wie nachhaltig ist die räumliche Trennung ?
In ihrer Studie , die Forscher messen die Axone " Geometrie und die Schwelle der entsprechenden Zellen und konstruiert ein Computermodell , mit denen sie die Wirksamkeit dieser räumlichen Trennung untersuchen ließ dann . Das Modell der Wissenschaftler davon aus, dass je nach Situation , Neuronen produzieren Aktionspotentiale mit mehr oder weniger Nähe zum Zellkörper . Für Hochfrequenz oder hemmende Eingangssignale werden die Zellen, die die Lage von Ausgangspunkt des Axons zu weiter entfernten Regionen zu verlagern. Auf diese Weise werden die Nervenzellen zu gewährleisten , dass die verschiedenen Arten von Eingangssignalen optimal verarbeitet - und ermöglichen es uns, kleine und große akustische Ankunftszeit-Differenzen gut wahrzunehmen, und dadurch Geräusche im Raum zu lokalisieren .