Die Fähigkeit zur Integration (Verrechnung) von Reizen, die eine der spezifischen Leistungen des Nervensystems darstellt, beginnt bereits im einzelnen Neuron. Jede Nervenzelle wird nahezu ständig von einer Vielzahl von Synapsen erregt oder gehemmt und verarbeitet alle eingehenden Informationen zu einem Nettoeffekt (Summation). Dadurch kommt es am Axonhügel entweder zur Bildung oder zum Ausbleiben von Aktionspotentialen ("to-fire-or-not-to-fire"). Jeder einzelne Synapse moduliert diesen Nettoeffekt, je nachdem,
ob es sich um eine erregende oder hemmende Synapse handelt,
wie weit die betreffende Synapse vom Axonhügel entfernt ist (Leitungsverluste!),
wie viele synerge oder antagonistische Synapsen in unmittelbarer Nachbarschaft liegen.
Je nachdem, ob es sich um simultan eingehende Signale - oder um nacheinander ausgelöste postsynaptische Potentiale handelt, kommt es entweder zu einer räumlichen oder zeitlichen Summation.
Die räumliche Summation ist abhängig von der Längenkonstanten der erregten Zellmembran. Sie ist als der Abstand definiert, nach dem die Amplitude der ausgelösten Depolarisation auf 37% reduziert ist. Die räumliche Summation führt zur Addition (bei excitatorischen postsynaptischen Potentialen (EPSP)) oder Subtraktion (zwischen EPSP und inhibitorischen postsynaptischen Potentialen) der Reizamplituden.
Die Zeitkonstante der postsynaptischen Membran beeinflußt hingegen die Amplitude zweier zeitlich versetzt eingehender Reize (zeitliche Summation). Sie gibt wieder, nach welcher Zeit die Amplitude eines excitatorischen postsynaptischen Potentials (EPSP) auf 63% des Anfangspotentials zurückgegangen ist. Ein zeitlich versetzt eintreffendes EPSP "reitet" sozusagen auf das bereits ausgelöste Potential auf.
Vereinfachtes Prinzip der synaptischen Integration. Bitte wählen Sie den neuronalen Input aus, indem Sie den Maus-Cursor auf einen der Buttons lenken.
Da ein normales EPSP nur eine Depolarisierung von weniger als 1mV verursacht, müssen sehr viele (50 - mehrere hundert) Synapsen gleichzeitig erregen, um am Axonhügel ein Aktionspotential auslösen zu können. Diese physiologische "Vorsichtsmaßnahme" minimiert die Wahrscheinlichkeit, daß es zu Fehlreaktionen kommt.