Laterale Hemmung

Als laterale Hemmung (Umfeldhemmung, laterale Inhibition, Lateralhemmung oder Lateralinhibition) bezeichnet man in der Neurobiologie ein Verschaltungsprinzip von Nervenzellen der neurophysiologischen Reizverarbeitung und in der Zellbiologie und Entwicklungsbiologie einen Mechanismus, mit dem einzelne Zellen genetisch selektiert werden.

Verschaltungsprinzip der lateralen Hemmung

vereinfachtes Verschaltungsprinzip der lateralen Hemmung

Die Zeichnung auf der rechten Seite vereinfacht das Verständnis dieses Prinzips. Zu sehen sind drei Rezeptoren, beispielsweise auf der Oberfläche der Haut. Die beiden äußeren werden stärker erregt als der innere Rezeptor. Die nebenstehenden Zahlen sind beliebige relative Einheiten, die Auskunft über die Stärke geben sollen. Je größer die Zahl, desto größer die Erregung. Rote Zahlen sind erregend, grüne Zahlen sind hemmend. Die Stärke der Erregung wird nun in eine Aktionspotential-Frequenz umgewandelt und weitergeleitet. Das abgebildete Verschaltungschema zeigt inhibitorische Interneurone, die ein erregendes ankommendes Signal (Afferenz) in ein hemmendes (inhibitorisches) fortführendes Signal umwandeln. Der Switch von einer Erregung in eine Hemmung geschieht mittels unterschiedlicher Neurotransmitter (hemmend: GABA, Glycin, Adrenalin). Durch diese inhibitorischen Interneurone wird die nebenliegende Übertragung auf ein sog. zweites Neuron abgeschwächt. Diese Abschwächung erfolgt proportional zur Erregung des Interneurons (Hemmung: grüne Zahlen in der Abb.) Durch einfaches Summieren der erregenden und hemmenden Einflüsse auf das zweite Neuron ergibt sich eine Kontrastverstärkung. Graphisch wird dies durch das nebenstehende Diagramm dargestellt.

Laterale Hemmung als allgemeines Prinzip

Die laterale Hemmung ist ein allgemeines Prinzip, das überall im Zentralnervensystem genutzt wird. Sie tritt in kompliziert verflochtenen Schaltkreisen auf, wie sie beispielsweise in Ganglienzellknoten oder beim Auge in den oberen Schichten der Retina lokalisiert sind.

In der Retina werden die inhibitorischen Interneurone als Horizontalzellen bezeichnet und dienen der seitlichen Verschaltung der Fotorezeptoren (Stäbchen und Zapfen). Zur Verstärkung des Bildkontrastes und der raschen Erkennung von Bewegungen hat die Netzhaut jedoch noch weitere, komplexe Möglichkeiten der Verschaltung. Das Ergebnis der lateralen Hemmung ist vor allem die Kontrastverstärkung und damit die Herausbildung von Gestaltgrenzen, die als Grundlage der räumlichen Orientierung dienen können.

Siehe auch

Weblinks

Mathematische Modelle der Umfeldhemmung

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