Neuronale Netze

Kapitel 2 Biologische Neuronale Netzedkriesel.comBetrachten wir das Membranpotentialzunächst für den Ruhezustand des Neurons,nehmen wir also an, es treffen geradekeine elektrischen Signale von außenein. In diesem Fall beträgt das Membranpotential−70 mV. Da wir gelernt haben,dass dieses Potential von Konzentrationsgradientenverschiedener Ionen abhängt,ist natürlich eine zentrale Frage, wie dieseKonzentrationsgradienten aufrecht erhaltenwerden: Normalerweise herrscht jaüberall Diffusion vor, also sind alle Ionenbestrebt, Konzentrationsgefälle abzubauenund sich überall gleichmäßig zu verteilen.Würde das passieren, würde das Membranpotentialgegen 0 mV gehen, schlussendlichwürde also kein Membranpotentialmehr vorhanden sein. Das Neuronerhält sein Membranpotential also aktivaufrecht, um Informationsverarbeitung betreibenzu können. Wie geht das vonstatten?Das Geheimnis liegt in der Membranselbst, die für manche Ione durchlässig ist,für andere aber nicht. Um das Potentialaufrecht zu erhalten, wirken hier mehrereMechanismen gleichzeitig:Konzentrationsgradient: Wie schon beschrieben,versuchen die Ionen, immermöglichst gleichverteilt vertreten zusein. Ist innerhalb des Neurons dieKonzentration eines Ions höher als außen,versucht es nach außen zu diffundierenund umgekehrt. Das positiv geladeneIon K + (Kalium) ist im Neuronhäufig, außerhalb des Neuronsweniger anzutreffen, und diffundiertdarum langsam durch die Membranaus dem Neuron hinaus. Eine weitereSammlung negativer Ionen, zusammenfassendA − genannt, bleibt aberim Neuron, da die Membran hierfürnicht durchlässig ist. Das Neuroneninnerewird also negativ: Negative A-Ionen bleiben, positive K-Ionen verschwinden,das Innere der Zelle wirdnegativer. Dies führt uns zu einemweiteren Gradienten.Elektrischer Gradient: Der elektrischeGradient wirkt dem Konzentrationsgradientenentgegen. DasZellinnere ist mittlerweile sehrnegativ geworden, also zieht espositive Ionen an: K + möchte nunwieder in die Zelle hinein.Würde man diese beiden Gradienten nuneinfach sich selbst überlassen, so würdensie sich irgendwann ausgleichen, einen stabilenZustand erreichen und ein Membranpotentialvon −85 mV würde entstehen.Wir wollen aber auf ein Ruhemembranpotentialvon −70 mV hinaus, es muss alsoStörkomponenten geben, die dies verhindern.Zum einen gibt es noch ein weitereswichtiges Ion, Na + (Natrium), fürdas die Membran zwar nicht besondersdurchlässig ist, das aber trotzdem langsamdurch die Zelle in die Membran einströmt.Das Natrium fühlt sich hierbei doppeltnach innen getrieben: Zum einen gibt esweniger Natrium im inneren des Neuronsals außen, zum anderen ist Natrium positiv,das Zellinnere aber negativ, ein zweiterGrund, in die Zelle zu wollen.Durch die geringe Natriumdiffusion insZellinnere nimmt die Natriumkonzentrationim Zellinneren zu, gleichzeitig wird das22 D. Kriesel – Ein kleiner Überblick über Neuronale Netze (EPSILON-DE)