D41 Elektrophysiologie von Rezeptoren

Thema

Dieselbe Elektrophysiologie eines sensorischen Rezeptors misst im Allgemeinen die finale elektrische Aktivität sowohl eines einzelnen sensorischen Neurons als auch einer Gruppe solcher Neuronen mithilfe einer Wolfram- oder Glasmikroelektrode, die direkt in das Nervengewebe oder das Axon des Rezeptors eingeführt wird.

Mit dieser extrazellulären Ableitungstechnik wird jedes dieser Aktionspotenziale des sensorischen Neurons als finale Auslenkung der extrazellulären Spannung erfasst – genau die elektrische Aktivität, die zu Beginn dieses Absatzes beschrieben wurde. Die Nähe dieser Rezeptormikroelektrode zum sensorischen Neuron macht die aufgezeichnete finale Auslenkung der extrazellulären Spannung noch deutlicher.

Das Hodgkin-Huxley-Modell hingegen beschreibt die finalen Ionenmechanismen, die jedem dieser Aktionspotenziale zugrunde liegen, mit denen dieses Dokument begann: Derselbe Natriumstrom und derselbe Kaliumstrom in diesem sensorischen Neuron erzeugen zusammen mit ihrer spezifischen Aktivierungs- und Inaktivierungskinetik die charakteristische finale Form dieses Aktionspotenzials. Aktiviert sich dieser Natriumstrom in jenem Neuron noch schneller, wird die endgültige Form des Aktionspotenzials folglich noch abrupter.

Die Intensitäts-Reaktions-Kurve nach Stevens beschreibt hingegen, wie die endgültige Feuerrate dieses sensorischen Neurons mit der endgültigen Intensität des empfangenen Reizes skaliert. Dies folgt dem Potenzgesetz von Stevens, welches ein weiteres Modell dieses Systems darstellt. Dieses Gesetz wird hier auf die Feuerrate des Neurons angewendet, nicht auf die subjektiv wahrgenommene Reizstärke, mit einem spezifischen charakteristischen Exponenten für jede einzelne Sinnesmodalität. Dieser Exponent ist für Berührung deutlich kleiner und für Schmerz deutlich größer. Da dieser charakteristische Exponent für diese spezielle Sinnesmodalität größer ist, steigt die Feuerrate dieses Neurons mit zunehmender Reizintensität noch schneller an.

Dieselbe endgültige Adaptationskonstante dieses sensorischen Rezeptors unterscheidet hingegen zwischen einem phasischen Rezeptor, der primär auf Reizänderungen reagiert und sich schnell adaptiert, und einem tonischen Rezeptor, der auf den anhaltenden Reizpegel reagiert. Diese Unterscheidung wird bereits in einem anderen Modell dieses Systems zwischen einem Pacini-Körperchen, das auf eine viel höhere Frequenz reagiert und daher deutlich phasisch ist, und einer Merkel-Scheibe, die feinere Strukturen viel längerfristig wahrnimmt und daher deutlich tonisch ist, etabliert.

Dieses Modell ermöglicht es daher, mit seiner initialen elektrischen Aktivität eines einzelnen sensorischen Neurons, mithilfe der Shannon-Information, die bereits in einem anderen Modell dieses Systems etabliert wurde, zu quantifizieren, wie viel dieser finalen Information über denselben Reiz von diesem sensorischen Neuron pro Zeiteinheit übertragen wird. Dies, zusammen mit der finalen Diskriminierungsfähigkeit, die durch dasselbe Modell dieses Systems mittels seiner eigenen Signaldetektionstheorie ermittelt wurde, charakterisiert die finale Diskriminierungsfähigkeit dieses sensorischen Rezeptors angesichts von begleitendem Rauschen. Die Tatsache, dass dieses sensorische Neuron pro Zeiteinheit noch mehr dieser Shannon-Information überträgt, bedeutet folglich, dass auch die finale Diskriminierungsfähigkeit dieses sensorischen Rezeptors größer ist.

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