Neuronen und Muskelfasern geben immer eine volle Antwort auf einen Stimulus
Das Alles-oder-Nichts-Gesetz ist ein Prinzip, das besagt, dass die Stärke einer Antwort einer Nervenzelle oder Muskelfaser nicht von der Stärke des Reizes abhängt. Wenn ein Reiz über einem bestimmten Schwellenwert liegt, wird ein Nerven- oder Muskelfaser ausgelöst. Im Wesentlichen gibt es entweder eine vollständige Antwort oder es wird überhaupt keine Antwort auf ein einzelnes Neuron oder eine einzelne Muskelfaser geben.
Wie funktioniert das Alles-oder-Nichts-Gesetz?
Wenn ein Stimulus stark genug ist, tritt ein Aktionspotential auf und ein Neuron sendet Informationen entlang eines Axons weg vom Zellkörper und zur Synapse hin. Änderungen der Zellpolarisation führen dazu, dass sich das Signal entlang der Länge des Axons ausbreitet.
Das Aktionspotenzial ist immer eine vollständige Antwort. Es gibt kein "starkes" oder "schwaches" Aktionspotential. Stattdessen ist es ein Alles-oder-Nichts-Prozess. Dies minimiert die Möglichkeit, dass Informationen auf dem Weg verloren gehen.
Wie eine Waffe abfeuern
Dieser Vorgang funktioniert ähnlich wie der Abzug einer Waffe. Ein sehr geringer Druck auf den Abzug reicht nicht aus und die Waffe schießt nicht. Wenn ausreichend Druck auf den Auslöser ausgeübt wird, wird jedoch ausgelöst. Die Geschwindigkeit und die Kraft der Kugel werden nicht davon beeinflusst, wie stark Sie den Abzug betätigen. Die Waffe feuert entweder oder nicht. In dieser Analogie stellt der Stimulus die auf den Auslöser ausgeübte Kraft dar, während das Abfeuern der Pistole das Aktionspotential darstellt.
Wie bestimmt der Körper die Stärke eines Stimulus?
Wie bestimmt man die Stärke oder Intensität eines Reizes, wenn die Stärke des Aktionspotentials diese Information nicht weitergibt? Offensichtlich ist es wichtig, die Intensität eines Stimulus bestimmen zu können, indem man erkennt, wie heiß eine Tasse Kaffee ist, während man einen ersten Schluck nimmt, um festzustellen, wie fest jemand die Hand schüttelt.
Um die Stimulusintensität zu messen, hängt das Nervensystem von der Geschwindigkeit ab, mit der ein Neuron feuert und wie viele Neuronen zu einem bestimmten Zeitpunkt feuern. Ein schneller zündendes Neuron zeigt einen stärkeren Intensitätsreiz an. Zahlreiche Neuronen, die gleichzeitig oder in schneller Folge feuern, würden ebenfalls einen stärkeren Reiz anzeigen.
Nehmen Sie einen Schluck von Ihrem Kaffee und es ist sehr heiß, reagieren die sensorischen Neuronen in Ihrem Mund mit einer schnellen Rate. Ein sehr fester Händedruck eines Mitarbeiters könnte sowohl zu einer schnellen neuralen Auslösung als auch zu einer Reaktion von vielen sensorischen Neuronen in Ihrer Hand führen. In beiden Fällen liefern die Rate und die Anzahl der abzündenden Neuronen wertvolle Informationen über die Intensität des ursprünglichen Stimulus.
Entdeckung des All-oder-None-Gesetzes
Das Alles-oder-Nichts-Gesetz wurde erstmals 1871 vom Physiologen Henry Pickering Bowditch beschrieben. In seinen Beschreibungen der Kontraktion des Herzmuskels erklärte er: "Ein Induktionsschock verursacht eine Kontraktion oder versagt entsprechend seiner Stärke, wenn überhaupt, erzeugt er die größte Kontraktion, die durch irgendeine Stärke erzeugt werden kann des Reizes im Zustand des Muskels zu der Zeit. "
Während zunächst das Alles-oder-Nichts-Gesetz auf die Herzmuskeln angewendet wurde, stellte sich später heraus, dass Neuronen und andere Muskeln auch auf Reize nach diesem Prinzip reagieren.
> Quelle:
> Martini F, Nath JL. Anatomie und Physiologie . San Francisco, Kalifornien: Benjamin Cummings; 2010.