Egy-egy roston belül az adott modalitású jel különböző intenzitásainak továbbítására kétféle lehetőség van. Ha az egyre erősebb inger egyre több receptív mezőt hoz ingerületbe, és így a roston belül egyre több neuron, illetve annak axonja kerül ingerületbe (3.22. ábra), térbeli szummációról beszélünk. A másik lehetőség az időbeli szummáción alapul, amikor is az inger intenzitásával arányosan változik egy adott axon kisülési frekvenciája.

 

 

A szinaptikus áttevődés a jelfeldolgozás egyik alapvető lehetősége, mert a szinaptikus válasz kialakítása az analóg posztszinaptikus potenciálok integrálása révén történik. A feldolgozás komplexitását növeli, ha a jelfeldolgozásban több neuron vesz részt. Valóban, a központi idegrendszer különböző részein a neuronok anatómiai és egyben funkcionálisan szervezett csoportokat (pool) alkotnak. Ezek bemenetét igen gazdag elágazódási mintázatot mutató axonok alkotják. Egy erősen leegyszerűsített példát látunk a 3.23. ábrán. A pool-ba belépő afferensek (B1 és B2) a valóságban ezres nagyságrendben finom terminális rostokra oszlanak, melyek gazdagon szinaptizálnak a pool neuronjainak dendritjein és somáján. A dendritek a valóságban szintén dúsan arborizáltak, így jelentősen megnövelve a bejövő szinaptikus kapcsolatok számára a kapcsolódási felületet. Az afferens kapcsolatok ily módon innervációs mezőket alkotnak. Vannak a pool-ban olyan neuronok, melyek egy-egy afferens innervációs mezőjének középpontjában helyezkednek el, vannak olyan sejtek is, melyekkel több afferens is szinaptizál (a K3-kimenetet adó sejt) és vannak olyanok is, melyek egy adott afferenshez viszonyítva periférikus helyzetűek, rajtuk csak kis számú szinapszis található (a K1-kimenetet adó sejt). Egyetlen preszinaptikus akciós potenciál (AP) egyetlen szinaptikus kapcsolatban nem vált ki posztszinaptikus AP-t, csak EPSP-t vagy IPSP-t. A preszinaptikus rostok arborizációja biztosítja, hogy ez megtörténhessen, tehát a beérkező jel szinaptikus átkapcsolódása biztosított legyen.

 

Az ingerlési mezők középpontjában, illetve ezek átfedéseiben lévő sejtek egy beérkező AP hatására biztosan tüzelni fognak, hiszen kellő számú szinaptikus kapcsolat egyidejű (térbeli szummáció) vagy egymást időben gyorsan követő (időbeli szummáció) ingerületi állapota biztosítja a posztszinaptikus membránterületek küszöböt meghaladó depolarizációját (3.24. ábra). A kisülési (discharge) zóna környékén található neuronok is részesednek az afferens szinaptikus kapcsolatból, de nem elegendő számban vagy időben nem kellő gyakorisággal ahhoz, hogy arra AP-lal válaszoljanak. Az őket érő afferentáció hatására ezen sejtek nyugalmi állapota megszűnik, membránpotenciáljuk közelebb kerül a küszöbpotenciálhoz, tehát facilitált állapotba kerülnek. Ebben az állapotban már egyetlen küszöb alatti erősségű afferens jel is kiválthatja kimenetükön a választ. Ha az afferentáció gátló jellegű, akkor is érvényesül a fent leírt jelenség, azonban ellenkező előjellel. A pool-t alkotó neuronpolpulációt érő serkentő és gátló befolyások tehát a pool-on belül térben és időben az ingerületi állapot bonyolult mintázatát eredményezik. Ezek a mintázatok a pool anatómiai és funkcionális organizációjának szabályai szerint alakítják a pool kimenetén a jelmintázatot.

 

 

A neuronális polpuláció tagjai között alapvetően háromféle kapcsolat van. Az egyik lehetőség, amikor egy preszinaptikus neuron egy posztszinaptikus neuronnal szinaptizál (1:1 kapcsolat). A jelfeldolgozás szempontjából ebbe a kapcsolatba kollaterális facilitáció vagy gátlás révén lehet beavatkozni, melynek eredményeként a posztszinaptikus neuronon a jel továbbítása biztosított, vagy blokkolódik (lásd a széli gátlás jelenségét). Az ingerületi folyamat központi idegrendszeri terjedésében a jelfeldolgozás másik két lehetősége a divergencia (3.25. ábra) és a konvergencia (3.26. ábra). Divergens kapcsolatok funkcionális értelemben erősítőként működnek, illetve lehetővé teszik, hogy az afferens információn több feldolgozó központ osztozzék (pl. a hátsó kötegben aszcendáló proprioceptív afferentáció leágazása a cerebelláris magvak felé). Egyetlen afferens elágazásaiból származó konvergens kapcsolatok (lásd fenn) biztosítják, hogy a posztszinaptikus neuron biztosan válaszoljon az afferens jelre (3.26. ábra (A)). A több forrásból érkező afferentáció (3.26. ábra (B)) különféle jelfeldolgozási művelet elvégzésére – mint integrálás, összehasonlítás, rendezés – nyújt lehetőséget. A konvergencia a posztszinaptikus neuron receptív mezőjének méretét növeli, illetve modalitását megváltoztathatja (unimodális–polimodális átalakulás).