3.8.2 – Az akciós potenciál mint jel – Das Aktionspotential als Signal
1. Ha egyetlen idegrostból sok akciós potenciált vezetünk el egymás után, feltűnik valami különös: mindegyik pontosan ugyanolyan magas, és mindegyiknek ugyanaz az alakja. – Leitet man aus einer einzigen Nervenfaser viele Aktionspotentiale (potentiale actionis) nacheinander ab, fällt etwas Merkwürdiges auf: jedes ist genau gleich hoch, und jedes hat dieselbe Form.
2. Az erősebb inger tehát nem nagyobb, hanem ugyanakkora akciós potenciált vált ki, mert a jel nagyságát nem az inger, hanem a membrán ionviszonyai szabják meg. – Ein stärkerer Reiz löst also kein größeres, sondern ein gleich großes Aktionspotential aus, weil die Größe des Signals nicht vom Reiz, sondern von den Ionenverhältnissen der Membran bestimmt wird.
3. Az akciós potenciál ezért az adott rost egységjele: olyan, mint egy mindig azonos értékű érme, amelyen az idegrendszer egyetlen dolgot változtathat – hogy hányat és milyen ütemben dob be. – Das Aktionspotential ist deshalb das Einheitssignal der betreffenden Faser: wie eine Münze von stets gleichem Wert, an der das Nervensystem nur eines verändern kann – wie viele es einwirft und in welchem Takt.
4. Az információ első hordozója így a frekvencia: gyenge inger másodpercenként néhány, erős inger több tíz vagy több száz impulzust vált ki ugyanabban a rostban. – Der erste Träger der Information ist damit die Frequenz: ein schwacher Reiz löst in derselben Faser einige, ein starker Reiz mehrere Zehner oder Hunderte Impulse pro Sekunde aus.
5. Az információ második hordozója a résztvevő rostok száma, hiszen az erősebb inger a magasabb küszöbű rostokat is bevonja a jelzésbe. – Der zweite Träger der Information ist die Zahl der beteiligten Fasern, denn ein stärkerer Reiz bezieht auch die Fasern mit höherer Schwelle in die Meldung ein.
6. Ezt a két megoldást frekvenciakódolásnak és populációkódolásnak nevezzük, és az idegrendszer szinte mindenütt egyszerre használja őket. – Diese beiden Lösungen bezeichnen wir als Frequenzcodierung und Populationscodierung, und das Nervensystem verwendet sie fast überall gleichzeitig.
7. A működés így a digitális átvitelre emlékeztet: nincsenek köztes értékek, csak „van impulzus” vagy „nincs impulzus”, az üzenetet pedig ezek időbeli mintázata hordozza. – Die Arbeitsweise erinnert damit an eine digitale Übertragung: es gibt keine Zwischenwerte, nur „Impuls vorhanden” oder „kein Impuls“, und die Botschaft wird von deren zeitlichem Muster getragen.
8. A helyi, elektrotónusos potenciálváltozások ezzel szemben analóg jelek: nagyságuk arányos az ingerrel, de a keletkezés helyétől távolodva néhány milliméteren belül szinte teljesen elhalnak. – Die örtlichen, elektrotonischen Potentialänderungen sind demgegenüber analoge Signale: ihre Größe ist dem Reiz proportional, doch mit zunehmender Entfernung vom Entstehungsort klingen sie schon innerhalb weniger Millimeter fast vollständig ab.
9. Az akciós potenciál viszont minden ponton újra keletkezik, ezért egy méter hosszú roston is ugyanakkora amplitúdóval érkezik meg, mint amekkorával elindult. – Das Aktionspotential entsteht dagegen an jedem Punkt neu, deshalb kommt es auch in einer meterlangen Faser mit derselben Amplitude an, mit der es losgelaufen ist.
10. Ez a veszteségmentesség az egész távolsági jelátvitel alapja: a szervezet nem az üzenet erősségét, hanem az üzenet szerkezetét óvja meg. – Diese Verlustfreiheit ist die Grundlage der gesamten Signalübertragung über große Entfernungen: der Organismus bewahrt nicht die Stärke der Botschaft, sondern deren Struktur.
11. Az inger erőssége és a frekvencia között nem egyenes arány áll fenn, hanem összenyomott, a logaritmushoz hasonló összefüggés, amely az érzékelést igen tág tartományban teszi használhatóvá. – Zwischen Reizstärke und Frequenz besteht kein geradliniges Verhältnis, sondern ein gestauchter, dem Logarithmus ähnlicher Zusammenhang, der die Wahrnehmung in einem sehr weiten Bereich brauchbar macht.
12. A frekvenciának felső határa van, amelyet a refrakter szak szab meg: körülbelül egy ezredmásodperces abszolút refrakter idő mellett elvileg mintegy ezer impulzus férne bele egy másodpercbe, a gyakorlatban azonban a legtöbb rost 100 és 500 közötti értéknél marad. – Die Frequenz hat eine obere Grenze, die von der Refraktärzeit (periodus refractaria) gesetzt wird: bei einer absoluten Refraktärzeit von etwa einer Millisekunde passten theoretisch rund tausend Impulse in eine Sekunde, in der Praxis bleiben die meisten Fasern jedoch bei Werten zwischen 100 und 500.
13. Az idegrendszer nemcsak az impulzusok számát, hanem időbeli elrendezésüket is kihasználja: az egyenletes sorozat, a csoportokba rendezett kisülés és a szabálytalan mintázat különböző üzeneteket jelenthet. – Das Nervensystem nutzt nicht nur die Zahl der Impulse, sondern auch ihre zeitliche Anordnung: eine gleichmäßige Folge, eine in Gruppen gebündelte Entladung und ein unregelmäßiges Muster können verschiedene Botschaften bedeuten.
14. Sok rost akkor is folyamatosan tüzel, ha semmilyen inger nem éri; ezt a jelenséget nyugalmi aktivitásnak nevezzük. – Viele Fasern feuern auch dann fortlaufend, wenn sie kein Reiz trifft; diese Erscheinung bezeichnen wir als Ruheaktivität.
15. Az ilyen rost mindkét irányban tud üzenni, hiszen a frekvencia növekedése és csökkenése egyaránt információt hordoz – éppen ez teszi lehetővé, hogy egyetlen pálya az emelkedést és a süllyedést is jelezze. – Eine solche Faser kann in beide Richtungen melden, denn sowohl die Zunahme als auch die Abnahme der Frequenz trägt Information – gerade dies ermöglicht es, dass eine einzige Bahn sowohl einen Anstieg als auch ein Absinken anzeigt.
16. Sok érzékelő a leghevesebben az inger kezdetén és megszűnésekor tüzel, a változatlanul tartó inger alatt viszont lassan lecsendesedik, így a rendszer elsősorban a kezdetet és a véget jelzi. – Viele Fühler feuern am heftigsten zu Beginn und beim Aufhören des Reizes, während eines unverändert anhaltenden Reizes werden sie dagegen langsam ruhiger, sodass das System vor allem den Beginn und das Ende meldet.
17. Az érzékszervek élettanában ez az elv magyarázza, miért képes egyetlen, mindig azonos alakú jel fényt, hangot, nyomást és hőmérsékletet is közvetíteni: a különbséget nem a jel adja, hanem az, hogy melyik pályán fut és hol végződik. – In der Sinnesphysiologie erklärt dieses Prinzip, warum ein einziges, stets gleich geformtes Signal ebenso Licht wie Schall, Druck und Temperatur vermitteln kann: den Unterschied macht nicht das Signal, sondern die Bahn, auf der es läuft, und der Ort, an dem es endet.
18. Az izmok vezérlésében ugyanez érvényes: az izom ereje nem az egyes impulzusok nagyságától, hanem a frekvenciától és a működtetett motoros egységek számától függ. – Für die Muskelsteuerung gilt dasselbe: die Kraft des Muskels hängt nicht von der Größe der einzelnen Impulse ab, sondern von der Frequenz und von der Zahl der eingesetzten motorischen Einheiten.
19. Az idegrendszer tehát egyetlen szót ismer, és mindent azzal mond el: a jelentést a szó ismétlési üteme, a beszélők száma és a hallgató személye adja. – Das Nervensystem kennt also nur ein einziges Wort und sagt alles mit ihm: die Bedeutung ergibt sich aus dem Takt der Wiederholung, aus der Zahl der Sprecher und aus der Person des Zuhörers.
(aufklappen)magyar
1. Ha egyetlen idegrostból sok akciós potenciált vezetünk el egymás után, feltűnik valami különös: mindegyik pontosan ugyanolyan magas, és mindegyiknek ugyanaz az alakja.
2. Az erősebb inger tehát nem nagyobb, hanem ugyanakkora akciós potenciált vált ki, mert a jel nagyságát nem az inger, hanem a membrán ionviszonyai szabják meg.
3. Az akciós potenciál ezért az adott rost egységjele: olyan, mint egy mindig azonos értékű érme, amelyen az idegrendszer egyetlen dolgot változtathat — hogy hányat és milyen ütemben dob be.
4. Az információ első hordozója így a frekvencia: gyenge inger másodpercenként néhány, erős inger több tíz vagy több száz impulzust vált ki ugyanabban a rostban.
5. Az információ második hordozója a résztvevő rostok száma, hiszen az erősebb inger a magasabb küszöbű rostokat is bevonja a jelzésbe.
6. Ezt a két megoldást frekvenciakódolásnak és populációkódolásnak nevezzük, és az idegrendszer szinte mindenütt egyszerre használja őket.
7. A működés így a digitális átvitelre emlékeztet: nincsenek köztes értékek, csak „van impulzus” vagy „nincs impulzus”, az üzenetet pedig ezek időbeli mintázata hordozza.
8. A helyi, elektrotónusos potenciálváltozások ezzel szemben analóg jelek: nagyságuk arányos az ingerrel, de a keletkezés helyétől távolodva néhány milliméteren belül szinte teljesen elhalnak.
9. Az akciós potenciál viszont minden ponton újra keletkezik, ezért egy méter hosszú roston is ugyanakkora amplitúdóval érkezik meg, mint amekkorával elindult.
10. Ez a veszteségmentesség az egész távolsági jelátvitel alapja: a szervezet nem az üzenet erősségét, hanem az üzenet szerkezetét óvja meg.
11. Az inger erőssége és a frekvencia között nem egyenes arány áll fenn, hanem összenyomott, a logaritmushoz hasonló összefüggés, amely az érzékelést igen tág tartományban teszi használhatóvá.
12. A frekvenciának felső határa van, amelyet a refrakter szak szab meg: körülbelül egy ezredmásodperces abszolút refrakter idő mellett elvileg mintegy ezer impulzus férne bele egy másodpercbe, a gyakorlatban azonban a legtöbb rost 100 és 500 közötti értéknél marad.
13. Az idegrendszer nemcsak az impulzusok számát, hanem időbeli elrendezésüket is kihasználja: az egyenletes sorozat, a csoportokba rendezett kisülés és a szabálytalan mintázat különböző üzeneteket jelenthet.
14. Sok rost akkor is folyamatosan tüzel, ha semmilyen inger nem éri; ezt a jelenséget nyugalmi aktivitásnak nevezzük.
15. Az ilyen rost mindkét irányban tud üzenni, hiszen a frekvencia növekedése és csökkenése egyaránt információt hordoz — éppen ez teszi lehetővé, hogy egyetlen pálya az emelkedést és a süllyedést is jelezze.
16. Sok érzékelő a leghevesebben az inger kezdetén és megszűnésekor tüzel, a változatlanul tartó inger alatt viszont lassan lecsendesedik, így a rendszer elsősorban a kezdetet és a véget jelzi.
17. Az érzékszervek élettanában ez az elv magyarázza, miért képes egyetlen, mindig azonos alakú jel fényt, hangot, nyomást és hőmérsékletet is közvetíteni: a különbséget nem a jel adja, hanem az, hogy melyik pályán fut és hol végződik.
18. Az izmok vezérlésében ugyanez érvényes: az izom ereje nem az egyes impulzusok nagyságától, hanem a frekvenciától és a működtetett motoros egységek számától függ.
19. Az idegrendszer tehát egyetlen szót ismer, és mindent azzal mond el: a jelentést a szó ismétlési üteme, a beszélők száma és a hallgató személye adja.
(aufklappen)német
1. Leitet man aus einer einzigen Nervenfaser viele Aktionspotentiale (potentiale actionis) nacheinander ab, fällt etwas Merkwürdiges auf: jedes ist genau gleich hoch, und jedes hat dieselbe Form.
2. Ein stärkerer Reiz löst also kein größeres, sondern ein gleich großes Aktionspotential aus, weil die Größe des Signals nicht vom Reiz, sondern von den Ionenverhältnissen der Membran bestimmt wird.
3. Das Aktionspotential ist deshalb das Einheitssignal der betreffenden Faser: wie eine Münze von stets gleichem Wert, an der das Nervensystem nur eines verändern kann — wie viele es einwirft und in welchem Takt.
4. Der erste Träger der Information ist damit die Frequenz: ein schwacher Reiz löst in derselben Faser einige, ein starker Reiz mehrere Zehner oder Hunderte Impulse pro Sekunde aus.
5. Der zweite Träger der Information ist die Zahl der beteiligten Fasern, denn ein stärkerer Reiz bezieht auch die Fasern mit höherer Schwelle in die Meldung ein.
6. Diese beiden Lösungen bezeichnen wir als Frequenzcodierung und Populationscodierung, und das Nervensystem verwendet sie fast überall gleichzeitig.
7. Die Arbeitsweise erinnert damit an eine digitale Übertragung: es gibt keine Zwischenwerte, nur „Impuls vorhanden” oder „kein Impuls“, und die Botschaft wird von deren zeitlichem Muster getragen.
8. Die örtlichen, elektrotonischen Potentialänderungen sind demgegenüber analoge Signale: ihre Größe ist dem Reiz proportional, doch mit zunehmender Entfernung vom Entstehungsort klingen sie schon innerhalb weniger Millimeter fast vollständig ab.
9. Das Aktionspotential entsteht dagegen an jedem Punkt neu, deshalb kommt es auch in einer meterlangen Faser mit derselben Amplitude an, mit der es losgelaufen ist.
10. Diese Verlustfreiheit ist die Grundlage der gesamten Signalübertragung über große Entfernungen: der Organismus bewahrt nicht die Stärke der Botschaft, sondern deren Struktur.
11. Zwischen Reizstärke und Frequenz besteht kein geradliniges Verhältnis, sondern ein gestauchter, dem Logarithmus ähnlicher Zusammenhang, der die Wahrnehmung in einem sehr weiten Bereich brauchbar macht.
12. Die Frequenz hat eine obere Grenze, die von der Refraktärzeit (periodus refractaria) gesetzt wird: bei einer absoluten Refraktärzeit von etwa einer Millisekunde passten theoretisch rund tausend Impulse in eine Sekunde, in der Praxis bleiben die meisten Fasern jedoch bei Werten zwischen 100 und 500.
13. Das Nervensystem nutzt nicht nur die Zahl der Impulse, sondern auch ihre zeitliche Anordnung: eine gleichmäßige Folge, eine in Gruppen gebündelte Entladung und ein unregelmäßiges Muster können verschiedene Botschaften bedeuten.
14. Viele Fasern feuern auch dann fortlaufend, wenn sie kein Reiz trifft; diese Erscheinung bezeichnen wir als Ruheaktivität.
15. Eine solche Faser kann in beide Richtungen melden, denn sowohl die Zunahme als auch die Abnahme der Frequenz trägt Information — gerade dies ermöglicht es, dass eine einzige Bahn sowohl einen Anstieg als auch ein Absinken anzeigt.
16. Viele Fühler feuern am heftigsten zu Beginn und beim Aufhören des Reizes, während eines unverändert anhaltenden Reizes werden sie dagegen langsam ruhiger, sodass das System vor allem den Beginn und das Ende meldet.
17. In der Sinnesphysiologie erklärt dieses Prinzip, warum ein einziges, stets gleich geformtes Signal ebenso Licht wie Schall, Druck und Temperatur vermitteln kann: den Unterschied macht nicht das Signal, sondern die Bahn, auf der es läuft, und der Ort, an dem es endet.
18. Für die Muskelsteuerung gilt dasselbe: die Kraft des Muskels hängt nicht von der Größe der einzelnen Impulse ab, sondern von der Frequenz und von der Zahl der eingesetzten motorischen Einheiten.
19. Das Nervensystem kennt also nur ein einziges Wort und sagt alles mit ihm: die Bedeutung ergibt sich aus dem Takt der Wiederholung, aus der Zahl der Sprecher und aus der Person des Zuhörers.