Intensitetskodning

Intensitetskodning är processen där sensoriska system översätter stimulansstyrka till neurala signaler som kan tolkas av hjärnan. Den beskriver hur olika kvalitets- och kvantitetsaspekter av ett stimuli avbildas i nervsignalernas mottaglighet. Två centrala kodningsstrategier är frekvenskodning (rate coding), där stimulansstyrkan i huvudsak avspeglar den genomsnittliga frekvensen av aktionspotentialer över en tidsperiod, och tidsbaserad eller mönsterkodning, där detaljer i timing och mönster i aktionspotentialer bär information.

Frekvenskodning begränsas av neuroners dynamiska omfång och mättnad; vid låga intensiteter följer firing rate starkt stimulus, medan högre intensiteter leder till ökad risk för mättnad. Ofta används logaritmisk eller Weber-Fechner-liknande skala så att perceptuella skillnader upplevs proportionellt över ett stort intervall. För att utöka omfånget används även populationskodning, där information om intensitet sprids över flera neuroner med olika trösklar och känsligheter.

Exempelvis i synsystemet omvandlas ljusintensitet till förändringar i aktiviteten hos stavar och tappar, i hudens mekanoreceptorer uppstår olika trösklar och olika förmåga att signalera tryckintensitet, och i hörseln omvandlas ljudtrycksnivå till ökad aktionspotentialfrekvens i afferenta fibrer. I varje system bidrar både enskilda neuroners dynamiska egenskaper och populationens samverkande aktivitet till den upplevda intensiteten.

Faktorer som adaptation, synkronisering och nätverkskodning formar hur väl intensitetsinformationen bevaras och kan användas i neurala modeller och teknologiska tillämpningar som sensordataanalys och neuroproteser.