Synaptische Integration und Codierung neuronaler Informationen

In unserem Nervensystem funktionieren Synapsen an verschiedenen Stellen unterschiedlich stark. An einer motorischen Endplatte eines Muskels führt ein einzelnes Aktionspotential zur Freisetzung von 200 Vesikeln mit Transmittern, was ein starkes EPSP von 40 mV erzeugt. Im Zentralnervensystem hingegen wird pro Aktionspotential meist nur ein Vesikel freigesetzt, was für ein Aktionspotential am Axonhügel nicht ausreicht.

Die räumliche und zeitliche Summation löst dieses Problem. Dabei werden erregende (EPSP) und hemmende Signale (IPSP) miteinander verrechnet. Hemmende Synapsen erzeugen eine Hyperpolarisation, die die Depolarisation abschwächen oder sogar auslöschen kann. Diese neuronale Verrechnung verschiedener synaptischer Potentiale nennt man synaptische Integration.

Bei der Informationscodierung im Nervensystem gibt es zwei Prinzipien: Die digitale Codierung durch Aktionspotentiale folgt dem Alles-oder-nichts-Prinzip mit gleicher Amplitude. Die Signalstärke wird nur durch die Frequenz der Impulse (Frequenzcodierung) übermittelt. An der Synapse erfolgt dann eine Umcodierung in ein analoges Signal - je höher die Frequenz der einlaufenden Aktionspotentiale, desto mehr Transmitter werden freigesetzt.

💡 Wichtig zu verstehen: Die Stärke eines Reizes wird im Nervensystem nicht durch die Größe der Aktionspotentiale, sondern durch ihre Häufigkeit (Frequenz) codiert. An der Synapse wird diese Frequenzinformation dann in eine proportionale Transmittermenge umgesetzt (Amplitudencodierung).