Zusammenfassung
Eine umfassende Darstellung der Nervenzellmembran wird durch eine Kombination von Hodgkin-Huxley-Beschreibung der elektrisch erregbaren Leitwerte und Eccles-Beschreibung der synaptisch induzierten Leitwerte wiedergegeben. Diese Darstellung wird in einem elektronischen Modell veranschaulicht. Nichtlineare aktive Schaltungen werden benützt, um Leistungen zu entwickeln, die in ihrer Form mit den zeit- und spannungsabhängigen Leitwerten der Beschreibungen übereinstimmen. Die Leistungen werden mit Hilfe von Multiplikatoren in äquivalente Leitwerte umgewandelt. Das elektrische Modell enthält 24 kontrollierbare Parameter, von denen jeder mit einem in der Beschreibung übereinstimmt. Zur Einstellung der Parameter sollte man eine Strategie benützen, die soweit wie möglich die Werte von Hodgkin und Huxley (s. Tafel) als Parameter verwendet. Kleine Abweichungen von diesen Werten werden als mindere Störungen der grundliegenden Zusammenstellung betrachtet. Als Beispiel einer systematischen Untersuchung des Einflusses einer Veränderung verschiedener Parameter wurden die Spannungsschwingungen gewählt. Die Frequenz der ungedämpften Schwingungen beträgt ungefähr 50 Hertz. Verschiedene andere kleine Änderungen der Parameter können Schwingungsfrequenzen von 4 Hertz hervorrufen. Mit großen Störungen der Grundwerte kann man auch Schwingungsfrequenzen im Werte l Hertz erlangen.
Es wird vorgeschlagen, daß die kombinierten Eccles- und Hodgkin-Huxley-Beschreibungen die Mehrzahl der neuroelektrischen Vorgänge einzelner Nervenzellen darstellen könnten. Dieser Vorschlag wird durch weitere Ergebnisse bestätigt. Die Beobachtung wird jedoch ausgedrückt, daß die zusammenfassende Darstellung in wenigstens einem Falle, den Nervenzellen des Hummer-Herznervenknotens, nicht zulänglich ist.
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References
Bishop, P. O., W. R. Levick, and W. O. Williams: Statistical analysis of the dark discharge of lateral geniculate neurons. J. Physiol. (Lond.) 170, 598–612 (1964).
Bullock, T. H.: Neuron doctrine and electrophysiology. Science 129, 997–1002 (1959).
Cole, K. S., and J. W. Moore: Potassium ion current in the squid giant axon: dynamic characteristic. Biophys. J. 1, 1–14 (1960).
Eccles, J. C.: The physiology of synapses. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer (1964).
FitzHugh, R.: Thresholds and plateaus in the Hodgkin-Huxley nerve equation. J. Gen. Physiol. 43, 867–896 (1960);
—: Impulses and physiological states in theoretical models of nerve membrane. Biophys. J. 1, 445–466 (1961).
Frankenhaeuser, B., and A. L. Hodgkin: The after-effects of impulses in the giant fibres of Loligo. J. Physiol. (Lond.) 181, 341–376 (1956).
Hagiwara, S.: Current-voltage relations of nerve cell membrane. In: Electrical activity of single cells, edit, by Y. Katsuki. Tokyo: Igaku Shuin (1960).
Hagiwara, S., A. Watanabe, and N. Saito: Potential changes in syncytial neurons of lobster cardiac ganglion. J. Neurophysiol. 22, 554–572 (1959).
Harmon, L. D.: Artificial neuron. Science 129, 962–963 (1959);
—: Problems in neural modeling. In: Neural theory and modeling, edit, by R. F. Reiss. Stanford: Stanford University Press (1964).
Harmon, L. D., and E. R. Lewis: Neural modeling. Physiol. Rev. 46, 513–591 (1966).
Hiltz, F. F.: Simulated membrane junctions and additional feedback characteristics for an artificial neuron. IEEE Trans. Bio-Med. Eng. 12, 94–104 (1965).
Hodgkin, A. L., and A. F. Huxley: Currents carried by sodium and potassium ions through the membrane of the giant axon of Loligo. J. Physiol. (Lond.) 116, 449–472 (1952a);
—: The components of membrane conductance in the giant axon of Loligo. J. Physiol. (Lond.) 116, 473–496 (1952b);
—: The dual effect of membrane potential on sodium conductance in the giant axon of Loligo. J. Physiol. (Lond.) 116, 497–506 (1952c);
—: A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve. J. Physiol. (Lond.) 117, 500–544 (1952d).
Hodgkin, A. L., A. F. Huxley, and B. Katz: Measurement of current-voltage relations in the membrane of the giant axon of Loligo. J. Physiol. (Lond.) 116, 424–448 (1952).
Jenik, F.: Pulse processing by neuron models. In: Neural theory and modeling, edit, by R. F. Reiss. Stanford: Stanford University Press (1964).
Kandel, E. R., and L. Tauc: Mechanism of prolonged heterosynaptic facilitation. Nature (Lond.) 202, 145–147 (1964).
Lewis, E. R.: Neural analog studies. Semi-annual Report, vol. 7, Librascope Division, General Precision, p. 1–58, 1964;
—: Neuroelectric potentials derived from and extended version of the Hodgkin-Huxley model. J. Theor. Biol. 10, 125–158 (1966);
Lewis, E. R.: Using electronic circuits to model simple neuroelectric interactions. Proc. IEEE 56, in press (1968a);
Lewis, E. R.: Models of neuroelectric interactions. Wright-Patterson Air Force Base, Ohio, Aerospace Medical Research Laboratories, 1968b.
Rall, W.: Theoretical significance of dendritic trees for neuronal input-output relations. In: Neural theory and modeling, edit, by R. F. Reiss. Stanford: Stanford University Press (1964).
Watanabe, A.: The interaction of electrical activity among neurons of lobster cardiac ganglion. Jap. J. Physiol. 8, 305–318 (1958).
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Research sponsored by the Joint Services Electronics Programm under Grant AF-AFOSR-139-67, the Librascope Group, General Precision Systems, Inc., Glendale, California, under Air Force Office of Scientific Research USAF Contract No. AF 49(638)-1232, and by the 6570th Aerospace Medical Research Laboratories, Air Force Systems Command, USAF Cotract No. AF 33(615)-2464.
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Lewis, E.R. An electronic model of neuroelectric point processes. Kybernetik 5, 30–46 (1968). https://doi.org/10.1007/BF00288896
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