D42 Kartierung rezeptiver Felder

Thema

Dasselbe rezeptive Feld eines sensorischen Neurons definiert im Allgemeinen den letzten Bereich desselben physikalischen Raums, genauer gesagt, desselben spezifischen sensorischen Spektrums, auf den dieses Neuron reagiert: In derselben Sehzelle eines Insekts – eben dieses Insekt, das bereits ein anderes Modell dieses Spektrums etabliert – bildet dieser Bereich folglich eine Zone seines eigenen Sehfelds; in derselben Mechanorezeptorzelle desselben Menschen – eben diesem Mechanorezeptor, der bereits ein anderes Modell dieses Spektrums etabliert – bildet dieser Bereich stattdessen eine Zone seiner eigenen Kutikula oder Haut; und in derselben Riechzelle desselben Menschen bildet dieser Bereich stattdessen einen Teilbereich seines spezifischen chemischen Raums.

Diese letzte systematische Kartierung dieser rezeptiven Felder offenbart wiederum die letzte topografische Organisation dieses gesamten Nervensystems: Jedes benachbarte Neuron in diesem Nervensystem besitzt typischerweise ein rezeptives Feld, das ebenfalls an dieses rezeptive Feld angrenzt und somit seine eigene letzte geordnete Karte dieses Nervensystems bildet. Die Tatsache, dass benachbarte Neuronen in diesem Nervensystem die räumliche Ordnung ihrer rezeptiven Felder mit noch größerer Genauigkeit aufrechterhalten, macht die resultierende geordnete Karte des Nervensystems noch präziser.

Diese Methode der Spike-getriggerten Mittelwertbildung erweist sich jedoch als besonders effizient bei der Darstellung des rezeptiven Feldes eines sensorischen Neurons: Ein zufälliger Reiz wird dem Neuron präsentiert, und dieser Reiz wird über die Momente vor jedem Aktionspotenzial gemittelt. Dadurch wird ein weiteres Modell dieser Aktionspotenzialgruppe erstellt, wodurch der lineare Kern des rezeptiven Feldes sichtbar wird. Da dieser zufällige Reiz länger anhält, wird der so ermittelte lineare Kern noch präziser.

Dieser Index der Orientierungsselektivität quantifiziert, ob das sensorische Neuron einen bestimmten Winkel des Reizes bevorzugt oder auf jeden anderen Winkel nahezu gleichmäßig reagiert. Die Tatsache, dass dieses sensorische Neuron diesen bestimmten Winkel des Reizes noch stärker bevorzugt, bedeutet, dass sich der entsprechende Index der Orientierungsselektivität dieses Neurons seinem Maximum noch weiter annähert.

Dieselbe Größe des rezeptiven Feldes bestimmt wiederum die räumliche Auflösung des gesamten sensorischen Systems – genau dieselbe Auflösung, die ein anderes Modell dieses Systems anhand eigener Kriterien ermittelt: Ein deutlich kleineres rezeptives Feld impliziert folglich eine deutlich höhere Schärfe des sensorischen Systems. Die weitere Verkleinerung des rezeptiven Feldes dieses sensorischen Neurons führt somit zu einer noch höheren Schärfe des gesamten sensorischen Systems.

Dieses Modell, mit dem ursprünglichen Bereich des Raums bzw. des sensorischen Spektrums, impliziert, dass die Grenzfrequenz dieses sensorischen Neurons – die maximale Frequenz desselben Reizes, die dieses Neuron noch übertragen kann – mit der eingangs erwähnten Sehschärfe zusammenhängt. Dies wird durch das Nyquist-Theorem belegt, das bereits in einem anderen Modell dieser Reihe etabliert wurde. Die Tatsache, dass diese Grenzfrequenz des sensorischen Neurons sogar noch höher ist, bedeutet folglich, dass auch die Sehschärfe des sensorischen Systems in diesem Bereich des Raums bzw. des sensorischen Spektrums noch höher ist.

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