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The mechanism of impulse generation in excitable cells

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Zusammenfassung

Auf der Grundlage eines verallgemeinerten Membranmodelles für den Ionentransport wird eine Beziehung zwischen Ionenleitwert und Membranpotential als modellmäßige Bedingung für die Impulsauslösung definiert. Hierdurch ist es möglich, die Impulsform und die Umsetzungskennlinie zwischen Eingangssignal und abgegebener Impulsfrequenz für verschiedene erregbare Membranen quantitativ vorauszusagen. Während die Kinetik des Natriumkanals die eigentliche Bedingung für die Impulsauslösung bestimmt, beeinflußt der Kaliumkanal hauptsächlich die Impulspause. Eine Analyse der Impulsauslöse-Kennlinie und der Empfindlichkeit des Membransystems für Änderungen im Gleichgewichtspotential, in der lonenleitfähigkeit oder der Membrankapazität zeigt charakteristische Unterschiede für impulsübertragende Membranen wie dem Axon des Riesentintenfisches und dem Ranvierschen Schnürring und der impulskodierenden Membran des Zellsomas von isolierten Schneckenneuronen. Die Muskelzellmembran nimmt eine Zwischenstellung ein. Für Membranen mit echten Kodiereigenschaften liegt das Maximum der Impulsauslösecharakteristik erheblich höher als die stationäre Leitwert-Potential-Beziehung. Dadurch ist eine stabile Impulsabgabe über einen großen Bereich des Eingangssignals möglich. Bei impulsleitenden Strukturen ist dieser Bereich erheblich kleiner. Wenn als Resultat einer langsamen Natriuminaktivierung der Anstieg der Impulsauslösecharakteristik so flach wird, daß sie nicht mehr von der stationären Leitwert-Potential-Kennlinie geschnitten wird, kann keine stabile Impulsfolge mehr ausgelöst werden.

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Chaplain, R.A. The mechanism of impulse generation in excitable cells. Kybernetik 16, 201–212 (1974). https://doi.org/10.1007/BF00288980

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Keywords

  • Excitable Cell
  • Impulse Generation
  • Eine Analyse