Sluit deze videospeler
De alles-of-niets-wet is een principe dat stelt dat de sterkte van een reactie van een zenuwcel of spiervezel niet afhankelijk is van de sterkte van de stimulus . Als een stimulus boven een bepaalde drempelwaarde ligt, zal een zenuw of spiervezel vuren.
Volgens de alles-of-niets-wet zal er voor een individuele neuron of spiervezel sprake zijn van een volledige respons of helemaal geen respons.
Inhoudsopgave
Hoe werkt de alles-of-niets-wet?
Als een stimulus sterk genoeg is, ontstaat er een actiepotentiaal en stuurt een neuron informatie via een axon weg van het cellichaam en richting de synaps . Veranderingen in celpolarisatie resulteren erin dat het signaal zich over de lengte van het axon verspreidt.
De actiepotentiaal is altijd een volledige respons. Er bestaat niet zoiets als een “sterke” of “zwakke” actiepotentiaal. In plaats daarvan is het een alles-of-niets-proces. Dit minimaliseert de mogelijkheid dat informatie onderweg verloren gaat.
Dit proces is vergelijkbaar met het overhalen van de trekker van een pistool. Een heel lichte druk op de trekker is niet voldoende en het pistool zal niet vuren. Wanneer er echter voldoende druk op de trekker wordt uitgeoefend, zal het wel vuren.
De snelheid en kracht van de kogel worden niet beïnvloed door hoe hard je de trekker overhaalt. Het geweer schiet of het schiet niet. In deze analogie vertegenwoordigt de stimulus de kracht die op de trekker wordt uitgeoefend, terwijl het schieten van het geweer de actiepotentiaal vertegenwoordigt.
Hoe het signaal een actiepotentiaal triggert
In de normale rusttoestand is de binnenkant van een neuron ongeveer -70 millivolt. Wanneer geactiveerd door de stimulus, depolariseert het membraan, waardoor ionkanalen opengaan. Als gevolg hiervan komen natriumionen in actie en veranderen de polarisatie van het axon.
Zodra de cel depolariseert tot de vereiste drempelwaarde, zal het actiepotentiaal vuren. Zoals de alles-of-nietswet stelt, is deze actie niet gegradeerd: het gebeurt of het gebeurt niet.
Een stimulus kan ervoor zorgen dat natrium de cel binnenkomt, maar er kunnen te weinig ionen de cel binnenkomen. Dit betekent dat de cel de vereiste drempelwaarde niet zal bereiken en niet zal vuren.
Het bepalen van de stimulussterkte
Het lichaam moet nog steeds de sterkte of intensiteit van een stimulus bepalen. Het is bijvoorbeeld belangrijk om te weten hoe heet een kop koffie is als je een eerste slok neemt, of om te bepalen hoe stevig iemand je hand schudt.
Om de intensiteit van de stimulus te meten, vertrouwt het zenuwstelsel op twee informatiebronnen:
- De snelheid waarmee een neuron vuurt : Een neuron dat sneller vuurt, geeft aan dat de stimulus een sterkere intensiteit heeft.
- Hoeveel neuronen vuren er op een bepaald moment ? Als er meerdere neuronen tegelijk of snel na elkaar vuren, duidt dit ook op een sterkere stimulus.
Als je een slokje van je koffie neemt en het is erg heet, zullen de sensorische neuronen in je mond snel reageren. Een stevige handdruk van een collega kan resulteren in zowel snelle neurale activering als een reactie van veel sensorische neuronen in je hand. In beide gevallen geven de snelheid en het aantal neuronen dat activeert waardevolle informatie over de intensiteit van de oorspronkelijke stimulus.
Volgens de rate law geldt: hoe intenser een stimulus is, hoe sneller het neuron zal vuren. Met andere woorden, een sterke stimulus zal het neuron veel sneller laten vuren dan een zwakke.
De snelheid waarmee een neuron kan vuren, wordt bepaald door zijn absolute refractaire periode. Dit is de periode nadat een cel heeft gevuurd, waarin hij geen nieuwe actiepotentiaal kan genereren, ongeacht de intensiteit van de stimulus.
Samenvatten
Het is niet het actiepotentiaal dat de sterkte of intensiteit van een signaal weergeeft, maar eerder de snelheid en het aantal neuronen dat tegelijkertijd vuurt.
Voorbeelden van het Alles-of-Niets-antwoord
Enkele voorbeelden van de alles-of-niets-reactie kunnen worden gezien in verschillende sensorische en perceptuele situaties. Bijvoorbeeld:
- Een hete pan aanraken
- Een heerlijke geur ruiken
- Het koude gevoel van een glas water
- Het detecteren van de zoetheid van een snoepje
In elk geval wordt sensorische informatie verzonden via de actiepotentialen die het signaal naar de hersenen brengen. Zodra de drempel is bereikt om een elektrische impuls te activeren, vuurt de zenuw en verzendt de sensorische informatie. Dat is een voorbeeld van de alles-of-nietswet in actie.
Het is de snelheid en frequentie waarmee de zenuw vuurt die informatie aan de hersenen verschaft over de intensiteit van de stimulus. Dus het aanraken van een hete pan zou bijvoorbeeld resulteren in het snel afvuren van een zenuwimpuls die zou resulteren in een onmiddellijke reactie.
Ontdekking van de Alles-of-Niets-wet
De alles-of-niets-wet werd voor het eerst beschreven in 1871 door fysioloog Henry Pickering Bowditch. In zijn beschrijvingen van de samentrekking van de hartspier legde hij uit: “Een inductieschok produceert een samentrekking of faalt daarin, afhankelijk van de sterkte ervan; als het dat al doet, produceert het de grootste samentrekking die kan worden geproduceerd door welke sterkte van stimulus dan ook in de toestand van de spier op dat moment.”
Hoewel de alles-of-nietswet aanvankelijk werd toegepast op de spieren van het hart, bleek later dat ook neuronen en andere spieren volgens dit principe op prikkels reageren.
Samenvatting
De alles-of-niets-wet is een belangrijk principe dat beschrijft hoe zenuwcellen op volle sterkte vuren of niet. Hierdoor verliest belangrijke informatie geen kracht terwijl het naar de hersenen wordt getransporteerd, waardoor mensen in staat zijn om te reageren op omgevingsstimuli.