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RESEARCH PRODUCT

Small-signal analysis of the encoder mechanism in the lobster stretch receptor and the frog and cat muscle spindle.

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Ausgehend von der Leitwert-Potential-Beziehung als Bedingung fur die Impulsauslosung an erregbaren Membranen (Chaplain, 1974) wird eine Kleinsignal-Analyse des Kodierungsvorganges in Mechanorezeptoren beschrieben. Hierbei wird die Theorie der Systeme mit zeitvariablen Parametern angewendet. Das beschriebene mathematische Modell erlaubt quantitative Aussagen fur den Frequenzgang unabhangig davon ob die Momentafrequenz oder die Impulsdichte als Ausgangssignal betrachtet wird. Die Approximation experimenteller Daten gelingt sowohl fur die Ansteuerung des Kodierers bei intrazellularer Stromstimulierung im Fall des Dehnungsrezeptors wie auch durch Leitwertanderungen als Folge des mechano-elektrischen Transduktionsprozesses an der sensorischen Membran der Muskelspindel unter Langeneingang. Unterschiede, die sich im dynamischen Verhalten des Kodierers ergeben, sind dadurch zu erklaren, das bei der Ansteuerung mit einem Leitwert die Sattigung der Umsetzungskennlinie des Kodierers fruher als bei Stromeingang erfolgt. Zusatzliche Unterstutzung erhalten die Modellformulierungen durch die an Muskelspindeln gefundenen Beziehungen zwischen Tragerfrequenz und Membranpotential sowie zwischen der Dauer der Impulspause und der Geschwindigkeit der aufgepragten Dehnungsrampe. Die mit Hilfe des Modells ableitbare Interkorrelation zwischen aufeinanderfolgenden Impulsintervallen stimmt sehr gut mit experimentellen Befunden uberein. Der mathematische Formalismus kann unmittelbar auch auf den Kodierungsmechanismus im Limulusauge angewendet werden. Ferner konnen Schwellwertfluktuationen und das Phanomen des “membrane noise” auf der Grundlage der entwickelten Vorstellungen behandelt werden.