Laterale Hemmung ist der Prozess, durch den stimulierte Neuronen die Aktivität benachbarter Neuronen hemmen. Bei der lateralen Hemmung werden die Nervensignale zu benachbarten Neuronen (die seitlich zu den angeregten Neuronen positioniert sind) verringert. Die laterale Hemmung ermöglicht es dem Gehirn, Umwelteinflüsse zu steuern und Informationsüberflutungen zu vermeiden. Durch die Dämpfung der Wirkung einiger sensorischer Eingaben und die Verstärkung der Wirkung anderer trägt die laterale Hemmung dazu bei, die Wahrnehmung von Sehvermögen, Geräuschen, Berührungen und Gerüchen zu verbessern.
Neuronen sind Nervensystemzellen, die Informationen aus allen Körperteilen senden, empfangen und interpretieren. Die Hauptkomponenten eines Neurons sind der Zellkörper, Axone und Dendriten. Dendriten erstrecken sich vom Neuron und empfangen Signale von anderen Neuronen, der Zellkörper ist das Verarbeitungszentrum eines Neurons, und Axone sind lange Nervenprozesse, die sich an ihren terminalen Enden verzweigen, um Signale an andere Neuronen weiterzuleiten.
Neuronen kommunizieren Informationen über Nervenimpulse oder Aktionspotentiale. Nervenimpulse werden an neuronalen Dendriten empfangen, durch den Zellkörper geleitet und entlang des Axons zu den Endästen befördert. Obwohl Neuronen nahe beieinander liegen, berühren sie sich nicht, sondern sind durch eine Lücke getrennt, die als synaptische Spalte bezeichnet wird. Signale werden vom prä-synaptischen Neuron zum postsynaptischen Neuron durch chemische Botenstoffe übertragen, die als Neurotransmitter bezeichnet werden. Ein Neuron kann an Synapsen Verbindungen mit Tausenden anderer Zellen herstellen und so ein riesiges neuronales Netzwerk aufbauen.
Bei der lateralen Hemmung werden einige Neuronen stärker stimuliert als andere. Ein hoch stimuliertes Neuron (Hauptneuron) setzt auf einem bestimmten Weg anregende Neurotransmitter an Neuronen frei. Gleichzeitig aktiviert das hoch stimulierte Hauptneuron Interneurone im Gehirn, die die Erregung von lateral positionierten Zellen hemmen. Interneurone sind Nervenzellen, die die Kommunikation zwischen dem Zentralnervensystem und motorischen oder sensorischen Neuronen erleichtern. Diese Aktivität erzeugt einen größeren Kontrast zwischen verschiedenen Stimuli und führt zu einer stärkeren Konzentration auf einen lebhaften Stimulus. Laterale Hemmung tritt in sensorischen Systemen des Körpers auf, einschließlich olfaktorischer, visueller, taktiler und auditorischer Systeme.
Eine laterale Hemmung tritt in Zellen der Retina auf, was zu einer Verbesserung der Kanten und einem erhöhten Kontrast in visuellen Bildern führt. Diese Art der lateralen Hemmung wurde von Ernst Mach entdeckt, der die jetzt als bekannte visuelle Illusion erklärte Mach Bands In dieser Illusion erscheinen nebeneinander angeordnete Tafeln mit unterschiedlichen Schattierungen an den Übergängen heller oder dunkler, obwohl die Farbe innerhalb einer Tafel einheitlich ist. Die Bedienfelder erscheinen am Rand heller mit einem dunkleren Bedienfeld (linke Seite) und am Rand dunkler mit einem helleren Bedienfeld (rechte Seite)..
Die dunkleren und helleren Bänder an den Übergängen sind nicht wirklich vorhanden, sondern das Ergebnis einer seitlichen Hemmung. Netzhautzellen des Auges, die stärker stimuliert werden, hemmen die umgebenden Zellen stärker als Zellen, die weniger stark stimuliert werden. Lichtrezeptoren, die eine Eingabe von der helleren Seite der Kanten empfangen, erzeugen eine stärkere visuelle Reaktion als Rezeptoren, die eine Eingabe von der dunkleren Seite empfangen. Diese Aktion dient dazu, den Kontrast an den Rändern zu verbessern und die Kanten stärker hervorzuheben.
Simultaner Kontrast ist auch das Ergebnis einer lateralen Hemmung. Bei gleichzeitigem Kontrast beeinflusst die Helligkeit eines Hintergrunds die Wahrnehmung der Helligkeit eines Stimulus. Derselbe Reiz erscheint vor einem dunklen Hintergrund heller und vor einem helleren Hintergrund dunkler.
Im obigen Bild werden zwei Rechtecke mit unterschiedlicher Breite und einheitlicher Farbe (grau) vor einem Hintergrund mit einem Hell-Dunkel-Verlauf von oben nach unten angezeigt. Beide Rechtecke erscheinen oben heller und unten dunkler. Aufgrund der seitlichen Hemmung erzeugt Licht aus dem oberen Teil jedes Rechtecks (vor einem dunkleren Hintergrund) eine stärkere neuronale Reaktion im Gehirn als das gleiche Licht aus den unteren Teilen der Rechtecke (vor einem helleren Hintergrund)..
Laterale Hemmung tritt auch in der taktilen oder somatosensorischen Wahrnehmung auf. Berührungsempfindungen werden durch Aktivierung von Nervenrezeptoren in der Haut wahrgenommen. Die Haut hat mehrere Rezeptoren, die den ausgeübten Druck erfassen. Laterale Hemmung verstärkt den Kontrast zwischen stärkeren und schwächeren Berührungssignalen. Stärkere Signale (am Kontaktpunkt) hemmen benachbarte Zellen stärker als schwächere Signale (peripher zum Kontaktpunkt). Diese Aktivität ermöglicht es dem Gehirn, den genauen Kontaktpunkt zu bestimmen. Bereiche des Körpers mit größerer Tastsinnigkeit wie Fingerspitzen und Zunge haben ein kleineres Rezeptionsfeld und eine größere Konzentration sensorischer Rezeptoren.
Es wird angenommen, dass die laterale Hemmung eine Rolle beim Hören und beim Gehörgang des Gehirns spielt. Auditive Signale wandern von der Cochlea im Innenohr zum auditorischen Kortex der Schläfenlappen des Gehirns. Verschiedene Hörzellen reagieren effektiver auf Geräusche mit bestimmten Frequenzen. Hörneuronen, die eine stärkere Stimulation durch Geräusche mit einer bestimmten Frequenz erhalten, können andere Neuronen hemmen, die eine geringere Stimulation durch Geräusche mit einer anderen Frequenz erhalten. Diese Hemmung im Verhältnis zur Stimulation hilft, den Kontrast zu verbessern und die Schallwahrnehmung zu verbessern. Studien legen auch nahe, dass die laterale Hemmung von niedrigen zu hohen Frequenzen stärker ist und zur Anpassung der Neuronenaktivität in der Cochlea beiträgt.