Izmišljena je metoda za prijenos informacija direktno kroz ljudski mozak. Po prvi put, naučnici su prenijeli informacije direktno iz mozga u mozak kanalima percepcije informacija
Organi vida izloženi svjetlosti,
Organi sluha za vibracije vazdušnih talasa,
Organi dodira na mehanički uticaj,
Organi ukusa za izlaganje hemikalijama u predelu usta,
Organi mirisa izloženi hemikalijama u predelu nosa.
Da bi mozak odgovorio na podražaj, svaki senzorni modalitet mora prvo pretvoriti odgovarajuću fizičku energiju u električnu energiju. Zatim ti signali - svaki na svoj način - slijede do mozga. Ovaj proces pretvaranja fizičke energije u električnu provode posebne ćelije u osjetilnim organima, koje se nazivaju receptori.
Vizuelni receptori nalaze se u tankom sloju na unutrašnjoj strani oka. Svaki vizuelni receptor sadrži hemikaliju koja reaguje na svetlost, a ova reakcija pokreće niz događaja koji rezultiraju nervnim impulsom.
Slušni receptori su tanke ćelije dlake koje se nalaze duboko u uhu. Zračne vibracije savijaju ove ćelije kose, što rezultira nervnim impulsom.
Priroda je smislila slične "trikove" za druge senzorne modalitete.
Receptor je neuron, odnosno nervna ćelija, iako specijalizovana. Pobuđeni receptor šalje električni signal interneuronima. Oni - u receptivnu zonu moždane kore. Svaki senzorni modalitet ima svoju receptivnu oblast.
U receptivnoj ili drugoj zoni korteksa nastaje svjesno iskustvo osjeta. Mozak i svijest opažaju ne samo utjecaj stimulusa, već i niz karakteristika stimulusa, na primjer, intenzitet utjecaja.
Što je veći intenzitet udara, to je veća frekvencija nervnih impulsa - tako je priroda kodirala ovu korespondenciju. Što je veća frekvencija nervnih impulsa, to je veći percipirani intenzitet stimulusa od strane mozga i svijesti.
Za precizniju specifikaciju signala (na primjer, koje je boje svjetlo ili kakvog je okusa hrana), postoje specifični neuroni (jedan neuron prenosi informacije o plavoj boji, drugi o zelenoj, treći o kiseloj hrani, a četvrto o slanom...).
U percepciji zvuka, karakteristike osjeta mogu se kodirati oblikom električnog signala koji ulazi u mozak. Ako je talasni oblik blizu sinusnog talasa, ovaj zvuk nam je prijatan.
Književnost
Atkinson R. L., Agkinson R. S., Smith E. E. Uvod u psihologiju: Udžbenik za univerzitete / Transl. sa engleskog ispod. ed. V. P. Zinchenko. - M.: Trivola, 1999.Sva naša osjećanja se formiraju u mozgu. Bez obzira na vrstu pristigle informacije, bilo da se radi o zvucima muzike, nekim mirisima ili vizuelnim slikama, sve su to u suštini samo signali koje prenose i dešifruju specijalizovane ćelije. Štoviše, ako se ovi signali ne uzmu u obzir, onda mozak ne kontaktira direktno s vanjskim okruženjem. A ako je tako, onda je vjerovatno da imamo priliku da stvorimo nove načine za interakciju mozga s vanjskim svijetom i direktnog prijenosa podataka.
Vratimo se par rečenica unazad. Ako su sve informacije samo dolazni impulsi, zašto se onda vid toliko razlikuje od mirisa ili ukusa? Zašto nikada ne biste pomešali vizuelnu lepotu bora koji pupa sa ukusom feta sira? Ili trenje brusnog papira na vrhovima prstiju uz miris svježeg espressa? Moglo bi se pretpostaviti da to ima neke veze sa strukturom mozga: područja uključena u sluh se razlikuju od onih koja obrađuju vizualne slikovne podatke i tako dalje. Ali zašto, u ovom slučaju, ljudi koji su, na primjer, izgubili vid, prema brojnim studijama, dobijaju "preorijentaciju" vizualne zone kako bi poboljšali druga čula?
Tako se pojavila hipoteza: unutrašnje subjektivno iskustvo određeno je strukturom samih podataka. Drugim riječima, sama informacija, koja dolazi iz, recimo, retine, ima drugačiju strukturu od podataka koji dolaze iz bubne opne ili receptora s vrhova prstiju. Kao rezultat, dobijaju se različiti osjećaji. Ispostavilo se da u teoriji možemo formirati nove načine za prenošenje informacija. Neće biti kao da vidite, čujete, kušate, dodirujete ili omirišete. Biće to nešto potpuno novo.
Postoje dva načina da to uradite. Prvi je implantiranjem elektroda direktno u mozak. Drugi je primanje signala iz mozga neinvazivno. Na primjer, korištenjem nosivih uređaja. Zamislite da nosite narukvicu s višestrukim vibracionim motorima koji stimuliraju različita mjesta oko vašeg zgloba kako bi stvorili tok podataka. Kada uspostavimo jasan odnos između informacije i vrste dodira, ljudi to lako mogu početi prepoznavati. Kompanija NeoSensory trenutno radi nešto slično, stvarajući vibracione neuronske interfejse. Programeri planiraju predstaviti jedan od njih sljedeće godine, 2019.
„Razmislite o tome kako bebe „nauče“ da koriste svoje uši pljeskajući rukama ili mrmljajući i hvatajući zvukove. Ovo učenje se također može primijetiti kod ljudi koji su rođeni gluvi i opremljeni kohlearnim implantatima kao odrasli. Prvo, iskustvo kohlearnog implanta nije ništa slično zvuku. Moj prijatelj je to opisao kao bezbolne strujne udare. Nije smatrala da to ima ikakve veze sa zvukom. No, nakon otprilike mjesec dana, sve je počelo “zvučati”, iako loše. Možda se svakom od nas dogodio isti proces kada smo naučili da koristimo uši. Jednostavno se toga ne sjećamo." — rekao je jedan od autora rada na kreiranju neuronskih interfejsa, David Eagleman.
Na osnovu beleške Davida Eaglemana, profesora psihijatrije i bihejvioralnih nauka na Univerzitetu Stanford, autora knjige The Brain: The Story Of You i jednog od osnivača NeoSensoryja. Objavljeno u Wired.
Vjerujete li u razvoj neuronskih interfejsa? O tome nam možete reći u našoj
Sastav ljudskog mozga uključuje strukturno i funkcionalno međusobno povezanih neurona. Ovaj organ sisara, ovisno o vrsti, sadrži od 100 miliona do 100 milijardi neurona.
Svaki neuron sisara sastoji se od ćelije – elementarne strukturne jedinice, dendrita (kratki proces) i aksona (dugi proces). Tijelo elementarne strukturne jedinice sadrži jezgro i citoplazmu.
Axon izlazi iz tijela ćelije i često stvara mnogo malih grana prije nego što stignu do nervnih završetaka.
Dendriti protežu se od tijela nervnih ćelija i primaju poruke od drugih jedinica nervnog sistema.
Sinapse– to su kontakti na kojima se jedan neuron povezuje sa drugim. Dendriti su prekriveni sinapsama koje formiraju krajevi aksona iz drugih strukturnih i funkcionalnih jedinica sistema.
Sastav ljudskog mozga čini 86 milijardi neurona, koji se sastoje od 80% vode i troše oko 20% kiseonika namenjenog celom telu, iako njegova masa iznosi samo 2% telesne težine.
Kako se signali prenose u mozgu
Kada jedinice funkcionalnog sistema, neuroni, primaju i šalju poruke, oni prenose električne impulse duž svojih aksona, čija dužina može varirati od centimetra do jednog metra ili više. jasno je da je veoma složen.
Mnogi aksoni su prekriveni višeslojnom mijelinskom ovojnicom, koja ubrzava prijenos električnih signala duž aksona. Ova ljuska se formira uz pomoć specijaliziranih elementarnih strukturnih jedinica glije. U centralnom nervnom sistemu glije se nazivaju oligodendrociti, a u perifernom nervnom sistemu nazivaju se Schwannove ćelije. Medula sadrži najmanje deset puta više glije od jedinica nervnog sistema. Glia obavlja mnoge funkcije. Značaj glije u transportu nutrijenata do neurona, čišćenju, obradi nekih mrtvih neurona.
Za prijenos signala, funkcionalne jedinice tjelesnog sistema bilo kojeg sisara ne rade same. U neuronskom kolu, aktivnost jedne elementarne jedinice direktno utiče na mnoge druge. Kako bi razumjeli kako ove interakcije kontroliraju funkciju mozga, neuroznanstvenici proučavaju veze između nervnih stanica i kako one prenose signale u mozgu i mijenjaju se s vremenom. Ova studija bi mogla dovesti naučnike do boljeg razumijevanja kako se nervni sistem razvija, postaje podložan bolestima ili ozljedama i narušava prirodne ritmove moždanih veza. Zahvaljujući novoj tehnologiji snimanja, naučnici sada mogu bolje vizualizirati kola koja povezuju regije i sastav ljudskog mozga. 
Napredak u tehnikama, mikroskopiji i kompjuterskoj tehnologiji omogućavaju naučnicima da počnu mapirati veze između pojedinačnih nervnih ćelija kod životinja bolje nego ikada ranije.
Detaljnim proučavanjem sastava ljudskog mozga, naučnici mogu rasvijetliti poremećaje mozga i greške u razvoju nervne mreže, uključujući autizam i šizofreniju.
Principi prijenosa informacija i strukturna organizacija mozga
Plan
Uvod
Principi prijenosa informacija i strukturna organizacija mozga
Međusobne veze u jednostavnim nervnim sistemima
Složene neuronske mreže i više moždane funkcije
Struktura retine
Neuronski obrasci i veze
Tijelo ćelije, dendriti, aksoni
Metode za identifikaciju neurona i praćenje njihovih veza. Nenervni elementi mozga
Grupiranje ćelija prema funkciji
Podtipovi i funkcije ćelija
Konvergencija i divergencija veza
Književnost
Uvod
Termini „neurobiologija“ i „neuronauke“ ušli su u upotrebu 60-ih godina 20. veka, kada je Stephen Kuffler stvorio prvi odsek na Harvardskoj medicinskoj školi, u čijem su sastavu bili fiziolozi, anatomi i biohemičari. Zajedničkim radom rješavali su probleme funkcioniranja i razvoja nervnog sistema i istraživali molekularne mehanizme mozga.
Centralni nervni sistem je kontinuirano radni konglomerat ćelija koje neprestano primaju informacije, analiziraju ih, obrađuju i donose odluke. Mozak je također u stanju da preuzme inicijativu i proizvede koordinirane, efikasne kontrakcije mišića za hodanje, gutanje ili pjevanje. Da bi regulisao mnoge aspekte ponašanja i direktno ili indirektno kontrolisao celo telo, nervni sistem ima ogroman broj linija komunikacije koje obezbeđuju nervne ćelije (neuroni). Neuroni su osnovna jedinica ili građevni blok mozga
Međusobne veze u jednostavnim nervnim sistemima
Događaji koji se dešavaju tokom implementacije jednostavnih refleksa mogu se detaljno pratiti i analizirati. Na primjer, kada se ligament koljena udari malim čekićem, mišići i tetive natkoljenice se istežu i električni impulsi putuju duž senzornih nervnih vlakana do kičmene moždine, gdje se pobuđuju motorne stanice, proizvodeći impulse i aktivirajući mišićne kontrakcije. Krajnji rezultat je ispravljanje noge u zglobu koljena. Ovakvi pojednostavljeni sklopovi su vrlo važni za regulaciju mišićnih kontrakcija koji kontroliraju pokrete udova. U tako jednostavnom refleksu, u kojem stimulus dovodi do određenog izlaza, može se uspješno analizirati uloga signala i interakcija samo dvije vrste ćelija.
Složene neuronske mreže i više moždane funkcije
Analiziranje interakcije neurona u složenim putevima koji uključuju doslovno milione neurona znatno je teže od analize jednostavnih refleksa. Re-
Pružanje informacija mozgu za percepciju zvuka, dodira, mirisa ili vida zahtijeva sekvencijalno uključenje neurona po neuron, baš kao i kada se izvodi jednostavan voljni pokret. Veliki izazov u analizi neuronskih interakcija i mrežne strukture proizilazi iz gustog pakiranja nervnih ćelija, složenosti njihovih međusobnih veza i obilja tipova ćelija. Mozak je drugačije strukturiran od jetre, koja se sastoji od sličnih populacija stanica. Ako ste otkrili kako funkcionira jedno područje jetre, onda znate mnogo o jetri u cjelini. Međutim, saznanje o malom mozgu ne govori vam ništa o funkcionisanju mrežnjače ili bilo kojeg drugog dijela centralnog nervnog sistema.
Uprkos ogromnoj složenosti nervnog sistema, sada je moguće analizirati mnoge načine na koje neuroni interaguju tokom percepcije. Na primjer, snimanjem aktivnosti neurona na putu od oka do mozga, moguće je pratiti signale prvo u stanicama koje specifično reagiraju na svjetlost, a zatim, korak po korak, kroz uzastopne prekidače, do viših centara mozga. mozak.
Zanimljiva karakteristika vizuelnog sistema je njegova sposobnost razlikovanja kontrastnih slika, boja i pokreta u velikom rasponu intenziteta boja. Dok čitate ovu stranicu, signali unutar oka omogućavaju da se crna slova ističu na bijeloj stranici u slabo osvijetljenoj prostoriji ili na jakoj sunčevoj svjetlosti. Specifične veze u mozgu čine jednu sliku, iako se nalaze dva oka odvojeno i skeniraju različita područja vanjskog svijeta. Štoviše, postoje mehanizmi koji osiguravaju postojanost slike (iako se naše oči stalno kreću) i daju tačne informacije o udaljenosti do stranice.
Kako veze nervnih ćelija pružaju takve pojave? Iako još nismo u mogućnosti dati potpuno objašnjenje, sada se mnogo zna o tome kako su ova svojstva vida posredovana jednostavnim neuronskim mrežama u oku i ranim fazama prebacivanja u mozgu. Naravno, ostaju mnoga pitanja o tome kakve su veze između neuronskih svojstava i ponašanja. Dakle, da biste pročitali stranicu, morate zadržati određeni položaj tijela, glave i ruku. Nadalje, mozak mora osigurati stalnu hidrataciju očne jabučice, stalno disanje i mnoge druge nevoljne i nekontrolirane funkcije.
Funkcionisanje mrežnjače je dobar primer osnovnih principa nervnog sistema.
Rice. 1.1. Putevi od oka do mozga preko optičkog živca i optičkog trakta.
Struktura retine
Analiza vizuelnog sveta zavisi od informacija koje dolaze iz mrežnjače, gde se javlja prva faza obrade, postavljajući granice našoj percepciji. Na sl. Slika 1.1 prikazuje puteve od oka do viših centara mozga. Slika koja ulazi u retinu je obrnuta, ali u svim ostalim aspektima predstavlja verodostojnu predstavu spoljašnjeg sveta. Kako se ova slika može prenijeti u naš mozak putem električnih signala koji potiču iz mrežnjače, a zatim putuju duž optičkih živaca?
Neuronski obrasci i veze
Na sl. Slika 1.2 prikazuje različite tipove ćelija i njihovu lokaciju u retini. Svetlost koja ulazi u oko prolazi kroz slojeve prozirnih ćelija i stiže do fotoreceptora. Signali koji se prenose iz oka duž vlakana optičkog živca jedini su informacijski signali na kojima se temelji naš vid.
Šemu za prolaz informacija kroz mrežnjaču (slika 1.2A) predložio je Santiago Ramon y Cahal1) krajem 19. veka. Bio je jedan od najvećih istraživača nervnog sistema i vodio je eksperimente na raznim životinjama. On je napravio značajnu generalizaciju da oblik i raspored neurona, kao i region porekla i krajnji cilj neuronskih signala u mreži, daju kritične informacije o funkcionisanju nervnog sistema.
Na sl. Slika 1.2 jasno pokazuje da su ćelije u retini, kao iu drugim delovima centralnog nervnog sistema (CNS), veoma gusto zbijene. U početku su morfologi morali da pocepaju nervno tkivo da bi videli pojedinačne nervne ćelije. Tehnike kojima se boje čitavi neuroni praktički su beskorisne za ispitivanje oblika i povezanosti stanica jer se strukture poput mrežnice pojavljuju kao tamna mrlja isprepletenih stanica i procesa. Elektronski mikrograf na sl. Slika 1.3 pokazuje da je ekstracelularni prostor oko neurona i potpornih ćelija širok samo 25 nanometara. Većina crteža Ramóna y Cajala napravljena je metodom bojenja po Golgiju, kojom se, nepoznatim mehanizmom, boji samo nekoliko nasumičnih neurona iz cijele populacije, ali ovih nekoliko neurona je potpuno obojeno.
Rice. 1.2. Struktura i veze ćelija u retini sisara. (A) Šema smjera signala od receptora do optičkog živca prema Ramon y Cajal. (B) Ramon y Cajal distribucija ćelijskih elemenata retine. (C) Crteži štapića i čunjeva ljudske retine.
Rice. 1.3. Gusto pakovanje neurona u retini majmuna. Jedan štap (R) i jedan konus (C) su označeni.
Šema na sl. Slika 1.2 prikazuje princip urednog rasporeda neurona u retini. Lako je razlikovati fotoreceptore, bipolarne ćelije i ganglijske ćelije. Smjer prijenosa je od ulaza do izlaza, od fotoreceptora do ganglijskih ćelija. Osim toga, dvije druge vrste ćelija, horizontalne i amakrine, formiraju veze koje povezuju različite puteve. Jedan od ciljeva neurobiologije prisutnih na crtežima Ramona y Cajala je želja da se shvati kako svaka ćelija učestvuje u kreiranju slike sveta koju posmatramo.
Tijelo ćelije, dendriti, aksoni
Ganglijska ćelija prikazana na sl. 1.4 ilustruje strukturne karakteristike nervnih ćelija svojstvene svim neuronima centralnog i perifernog nervnog sistema. Ćelijsko tijelo sadrži jezgro i druge intracelularne organele zajedničke svim stanicama. Dugačak nastavak koji napušta tijelo ćelije i stvara vezu sa ciljnom ćelijom naziva se akson. Termini dendrit, tijelo ćelije i akson primjenjuju se na procese u kojima ulazna vlakna formiraju kontakte koji djeluju kao prijemne stanice za ekscitaciju ili inhibiciju. Pored ganglijske ćelije, na Sl. Slika 1.4 prikazuje druge tipove neurona. Termini koji se koriste za opisivanje strukture neurona, posebno dendrita, donekle su kontroverzni, ali su ipak zgodni i široko korišteni.
Nisu svi neuroni u skladu sa jednostavnom ćelijskom strukturom prikazanom na Sl. 1.4. Neki neuroni nemaju aksone; drugi imaju aksone na kojima se formiraju veze. Postoje ćelije čiji dendriti mogu provoditi impulse i stvarati veze sa ciljnim stanicama. Dok ganglijska ćelija odgovara nacrtu standardnog neurona sa dendritima, tijelom ćelije i aksonom, druge ćelije nisu u skladu s ovim standardom. Na primjer, fotoreceptori (slika 1.2C) nemaju očigledne dendrite. Aktivnost fotoreceptora nije uzrokovana drugim neuronima, već se aktivira vanjskim podražajima, osvjetljenjem. Još jedan izuzetak u retini je odsustvo aksona fotoreceptora.
Metode za identifikaciju neurona i praćenje njihovih veza
Iako se Golgijeva tehnika još uvijek široko koristi, mnogi novi pristupi su olakšali funkcionalnu identifikaciju neurona i sinaptičkih veza. Molekuli koji boje cijeli neuron mogu se ubrizgati kroz mikropipetu, koja istovremeno snima električni signal. Fluorescentni markeri kao što je Lucifer žuta otkrivaju najfinije procese u živoj ćeliji. Mogu se uvesti intracelularni markeri kao što je enzim peroksidaza hrena (HRP) ili biocitin; kada se fiksiraju, formiraju gust proizvod ili sjajno sijaju pod fluorescentnim svjetlom. Neuroni se mogu bojiti peroksidazom hrena i ekstracelularnom primjenom; enzim se hvata i transportuje u ćelijsko tijelo. Fluorescentne karbocijanske boje, u kontaktu s neuronskom membranom, rastvaraju se i difundiraju po cijeloj površini ćelije.
Rice. 1.4. Oblici i veličine neurona.
Rice. 1.5. Grupa bipolarnih ćelija obojenih antitelom za enzim fosfokinazu C. Obojene su samo ćelije koje sadrže enzim.
Ove tehnike su veoma važne za praćenje prolaska aksona iz jednog dela nervnog sistema u drugi.
Antitijela se koriste za karakterizaciju specifičnih neurona, dendrita i sinapsi selektivnim obilježavanjem intracelularnih ili membranskih komponenti. Antitijela se uspješno koriste za praćenje migracije i diferencijacije nervnih ćelija tokom ontogeneze. Dodatni pristup karakterizaciji neurona je hibridizacija in situ: specifično označene sonde označavaju neuronsku mRNA koja kodira sintezu kanala, receptora, transmitera ili strukturnog elementa.
Nenervni elementi mozga
Glialćelije. Za razliku od neurona, oni nemaju aksone ili dendrite i nisu direktno povezani sa nervnim ćelijama. U nervnom sistemu postoji mnogo glijalnih ćelija. Oni obavljaju mnogo različitih funkcija vezanih za prijenos signala. Na primjer, aksoni ganglijskih stanica retine koji čine optički živac vrlo brzo provode impulse jer su okruženi izolacijskom lipidnom ovojnicom koja se zove mijelin. Mijelin formiraju glijalne ćelije koje se obavijaju oko aksona tokom ontogenetskog razvoja. Glijalne ćelije u retini poznate su kao Müllerove ćelije.
Grupiranje ćelija prema funkciji
Izvanredno svojstvo retine je raspored ćelija prema funkciji. Ćelijska tijela fotoreceptora, horizontalne ćelije, bipolarne ćelije, amakrine ćelije i ganglijske ćelije raspoređena su u različite slojeve. Slično slojevitost se uočava u cijelom mozgu. Na primjer, struktura u kojoj se završavaju vlakna optičkog živca (lateralno genikulativno tijelo) sastoji se od 6 slojeva ćelija koje je lako razlikovati čak i golim okom. U mnogim područjima nervnog sistema, ćelije sa sličnim funkcijama grupisane su u različite sferne strukture poznate kao jezgra (ne treba se brkati sa jezgrom ćelije) ili ganglije (ne brkati se sa ganglijskim ćelijama retine).
Podtipovi i funkcije ćelija
Postoji nekoliko različitih tipova ganglijskih, horizontalnih, bipolarnih i amakrinih ćelija, od kojih svaka ima karakterističnu morfologiju, specifičnost transmitera i fiziološka svojstva. Na primjer, fotoreceptori su podijeljeni u dvije lako prepoznatljive klase - štapići i čunjevi - koji obavljaju različite funkcije. Izduženi štapovi su izuzetno osjetljivi na najmanje promjene u osvjetljenju. Dok čitate ovu stranicu, ambijentalno svjetlo je presvijetlo za štapiće, koji funkcioniraju samo pri slabom svjetlu nakon dugog perioda u mraku. Češeri reaguju na vizuelne podražaje pri jakom svetlu. Štaviše, čunjići su dalje klasifikovani u podtipove fotoreceptora koji su osjetljivi na crvenu, zelenu ili plavu svjetlost. Amakrine ćelije su upečatljiv primjer stanične raznolikosti: više od 20 tipova može se razlikovati prema strukturnim i fiziološkim kriterijima.
Retina tako ilustruje najdublje probleme moderne neurobiologije. Nije poznato zašto je potrebno toliko vrsta amakrinih ćelija i koje različite funkcije ima svaki od ovih tipova ćelija. Otrežnjujuće je shvatiti da je funkcija velike većine nervnih ćelija u centralnom, perifernom i visceralnom nervnom sistemu nepoznata. U isto vrijeme, ovo neznanje sugerira da mnogi od osnovnih principa robotskog mozga još nisu shvaćeni.
Konvergencija i divergencija veza
Na primjer, postoji snažno smanjenje broja ćelija uključenih na putu od receptora do ganglijskih ćelija. Izlazi više od 100 miliona receptora konvergiraju na 1 milion ganglijskih ćelija, čiji aksoni čine optički nerv. Dakle, mnoge (ali ne sve) ganglijske ćelije primaju ulaz od velikog broja fotoreceptora (konvergencija) kroz interkalarne ćelije. Zauzvrat, jedna ganglijska ćelija se intenzivno grana i završava na mnogim ciljnim ćelijama.
Osim toga, za razliku od pojednostavljenog dijagrama, strelice bi trebale biti usmjerene prema van kako bi ukazale na interakcije između stanica u istom sloju (lateralne veze), pa čak i u suprotnim smjerovima - na primjer, natrag od horizontalnih ćelija do fotoreceptora (recipročne veze). Takvi konvergentni, divergentni, bočni i rekurentni uticaji su stalna svojstva većine nervnih puteva u celom nervnom sistemu. Dakle, jednostavna postupna obrada signala je komplikovana paralelnim i reverznim interakcijama.
Ćelijska i molekularna biologija neurona
Kao i druge vrste ćelija u tijelu, neuroni u potpunosti posjeduju ćelijske mehanizme metaboličke aktivnosti i sinteze membranskih proteina (na primjer, proteina i receptora jonskih kanala). Štaviše, proteini jonskih kanala i receptora se direktno transportuju do mesta lokalizacije u ćelijskoj membrani. Kanali specifični za natrijum ili kalij nalaze se na membrani aksona ganglijskih ćelija u diskretnim grupama (klasterima). Ovi kanali su uključeni u pokretanje i provođenje PD.
Presinaptički terminali, formirani procesima fotoreceptora, bipolarnih ćelija i drugih neurona, sadrže specifične kanale u svojoj membrani kroz koje mogu proći ioni kalcija. Ulazak kalcijuma pokreće oslobađanje transmitera. Svaki tip neurona sintetiše, pohranjuje i oslobađa određenu vrstu transmitera. Za razliku od mnogih drugih membranskih proteina, receptori za specifične neurotransmitere nalaze se na tačno određenim lokacijama - postsinaptičkim membranama. Među membranskim proteinima poznati su i proteini pumpe ili transportni proteini, čija je uloga održavanje postojanosti unutrašnjeg sadržaja ćelije.
Glavna razlika između nervnih ćelija i drugih vrsta ćelija u telu je prisustvo dugog aksona. Pošto aksoni nemaju biohemijsku "kuhinju" za sintezu proteina, svi esencijalni molekuli moraju se transportovati do terminala procesom koji se naziva aksonalni transport, često na veoma velike udaljenosti. Svi molekuli potrebni za održavanje strukture i funkcije, kao i molekuli membranskih kanala, putuju od tijela ćelije ovim putem. Na isti način, molekuli zarobljeni terminalnom membranom vraćaju se u tijelo ćelije koristeći aksonalni transport.
Neuroni se također razlikuju od većine ćelija po tome što se, uz nekoliko izuzetaka, ne mogu dijeliti. To znači da se kod odraslih životinja mrtvi neuroni ne mogu zamijeniti.
Regulacija razvoja nervnog sistema
Visok stepen organizacije strukture kao što je retina postavlja nove probleme. Ako je ljudski mozak potreban za izgradnju kompjutera, onda niko ne kontroliše mozak dok se razvija i stvara veze. Još uvijek je misterija kako pravilno "sastavljanje" dijelova mozga dovodi do pojave njegovih jedinstvenih svojstava.
U zreloj retini, svaki tip ćelije se nalazi u odgovarajućem sloju ili podsloju i formira strogo definisane veze sa odgovarajućim ciljnim ćelijama. Takav uređaj je neophodan uvjet za pravilno funkcioniranje. Na primjer, da bi se razvile normalne ganglijske stanice, stanica prekursor mora se podijeliti, migrirati na određenu lokaciju, diferencirati se u određeni oblik i formirati specifične sinaptičke veze.
Aksoni ove ćelije moraju da pronađu, kroz znatnu udaljenost (optički nerv), određeni sloj ciljnih ćelija u sledećoj karici sinaptičkog prebacivanja. Slični procesi se javljaju u svim dijelovima nervnog sistema, što rezultira formiranjem složenih struktura sa specifičnim funkcijama.
Proučavanje mehanizama formiranja tako složenih struktura kao što je retina jedan je od ključnih problema moderne neurobiologije. Razumijevanje kako se složene međusobne veze neurona formiraju tokom individualnog razvoja (ontogeneza) može pomoći u opisivanju svojstava i porijekla funkcionalnih poremećaja mozga. Neki molekuli mogu igrati ključnu ulogu u neuronskoj diferencijaciji, rastu, migraciji, formiranju sinapsi i preživljavanju. Takvi se molekuli sada sve češće opisuju. Zanimljivo je napomenuti da električni signali reguliraju molekularne signale koji pokreću rast aksona i stvaranje veze. Aktivnost igra ulogu u uspostavljanju obrasca veza.
Genetski pristupi omogućavaju identifikaciju gena koji kontroliraju diferencijaciju cijelih organa, kao što je oko u cjelini. Hering i kolege proučavali su ekspresiju gena bez očiju u voćnoj mušici Drosophila, koji kontroliše razvoj oka. Uklanjanje ovog gena iz genoma dovodi do toga da se oči ne razvijaju. Homologni geni kod miševa i ljudi (poznati kao malo oko I aniridija) slične strukture. Ako je homologni gen bez očiju sisara je umjetno integriran i izražen u mušici, tada ova životinja razvija dodatne (po strukturi muhe) oči na antenama, krilima i nogama. To sugerira da ovaj gen kontrolira formiranje očiju na isti način kod muhe ili miša, uprkos potpuno drugačijoj strukturi i svojstvima očiju insekata i sisara.
Regeneracija nervnog sistema nakon povrede
Nervni sistem ne samo da uspostavlja veze tokom razvoja, već može popraviti neke veze nakon oštećenja (vaš računar to ne može učiniti). Na primjer, aksoni u ruci mogu niknuti nakon ozljede i uspostaviti veze; ruka se ponovo može kretati i osjetiti dodir. Slično, kod žabe, ribe ili beskičmenjaka, nakon destrukcije u nervnom sistemu, uočava se regeneracija aksona i obnavljanje funkcije. Nakon rezanja optičkog živca u žabi ili ribi, vlakna izrastu i životinja može vidjeti. Međutim, ova sposobnost nije svojstvena centralnom nervnom sistemu odraslih kralježnjaka - kod njih se ne događa regeneracija. Nepoznati su molekularni signali koji blokiraju regeneraciju i njihov biološki značaj za funkciju nervnog sistema.
zaključci
∙ Neuroni su međusobno povezani na strogo definisan način.
∙ Informacije se prenose od ćelije do ćelije putem sinapsi.
∙ U relativno jednostavnim sistemima, kao što je retina, moguće je pratiti sve veze i razumjeti značenje međućelijskih signala.
∙ Nervne ćelije mozga su materijalni elementi percepcije.
∙ Signali u neuronima su vrlo stereotipni i isti su za sve životinje.
∙ Akcijski potencijali mogu putovati na velike udaljenosti bez gubitka.
∙ Lokalni postepeni potencijali zavise od pasivnih električnih svojstava neurona i šire se samo na kratkim udaljenostima.
∙ Posebna struktura nervnih ćelija zahteva specijalizovani mehanizam za aksonski transport proteina i organela do i iz tela ćelije.
∙ Tokom individualnog razvoja, neuroni migriraju na svoje krajnje lokacije i uspostavljaju veze sa ciljevima.
∙ Molekularni signali kontrolišu rast aksona.
Bibliografija
Penrose R. NOVI KRALJEV UM. O kompjuterima, razmišljanju i zakonima fizike.
Gregory R. L. Inteligentno oko.
Lekah V. A. Ključ za razumijevanje fiziologije.
Gamow G., Ichas M. Gospodin Tompkins u sebi: Avanture u novoj biologiji.
Kozhedub R. G. Membranske i sinoptičke modifikacije u manifestacijama osnovnih principa moždane funkcije.
Svakog dana svaka osoba je bombardirana ogromnom količinom informacija. Susrećemo se s novim situacijama, objektima, pojavama. Neki ljudi se bez problema nose sa ovim protokom znanja i uspješno ga koriste u svoju korist. Drugi imaju poteškoća da se sjećaju bilo čega. Ova situacija se uglavnom objašnjava pripadnosti osobe određenom tipu u smislu načina na koji percipira informacije. Ako se servira u obliku koji je nezgodan za ljude, tada će njegova obrada biti izuzetno teška.
Šta je informacija?
Pojam „informacije“ ima apstraktno značenje i njegova definicija u velikoj mjeri zavisi od konteksta. U prijevodu s latinskog, ova riječ znači "pojašnjenje", "prezentacija", "upoznavanje". Najčešće se pojam „informacije“ odnosi na nove činjenice koje osoba percipira i razumije, a također ih smatra korisnima. U procesu obrade ovih informacija dobijenih po prvi put, ljudi stiču određena znanja.
Kako se primaju informacije?
Percepcija informacija od strane osobe je upoznavanje sa pojavama i predmetima kroz njihov uticaj na različita čula. Analizirajući rezultat uticaja određenog predmeta ili situacije na organe vida, sluha, mirisa, ukusa i dodira, pojedinac dobija određenu predstavu o njima. Dakle, osnova u procesu percepcije informacija je naših pet čula. U ovom slučaju je aktivno uključeno čovjekovo prošlo iskustvo i prethodno stečeno znanje. Pozivajući se na njih, primljene informacije možete pripisati već poznatim pojavama ili ih izdvojiti iz opće mase u posebnu kategoriju. Metode percepcije informacija temelje se na nekim procesima povezanim s ljudskom psihom:
- razmišljanje (videvši ili čuvši predmet ili pojavu, osoba, počevši da razmišlja, shvata sa čime se suočava);
- govor (sposobnost imenovanja predmeta percepcije);
- osjećaji (razne vrste reakcija na objekte percepcije);
- volja za organizovanjem procesa percepcije).
Prezentacija informacija
Prema ovom parametru, informacije se mogu podijeliti na sljedeće vrste:
- Tekst. Predstavljen je u obliku svih vrsta simbola, koji, u kombinaciji jedni s drugima, omogućavaju dobivanje riječi, fraza, rečenica na bilo kojem jeziku.
- Numerički. To je informacija predstavljena brojevima i znacima koji izražavaju određenu matematičku operaciju.
- Zvuk. Ovo je direktno usmeni govor, zahvaljujući kojem se informacije od jedne osobe prenose na drugu, i razne audio snimke.
- Graphic. Uključuje dijagrame, grafikone, crteže i druge slike.
Percepcija i prezentacija informacija su neraskidivo povezani. Svaka osoba nastoji odabrati upravo onu opciju za iznošenje podataka koja će osigurati njihovo najbolje razumijevanje.
Načini ljudske percepcije informacija
Osoba ima na raspolaganju nekoliko takvih metoda. Određuje ih pet čula: vid, sluh, dodir, ukus i miris. S tim u vezi, postoji određena klasifikacija informacija prema načinu percepcije:
- vizualni;
- zvuk;
- taktilni;
- ukus;
- olfaktorno.
Vizuelne informacije se percipiraju kroz oči. Zahvaljujući njima u ljudski mozak ulaze različite vizualne slike koje se tamo obrađuju. Sluh je neophodan za percepciju informacija koje dolaze u obliku zvukova (govora, buke, muzike, signala). Odgovorni su za mogućnost percepcije.Receptori smješteni na koži omogućavaju procjenu temperature predmeta koji se proučava, vrste njegove površine i oblika. Informacije o ukusu ulaze u mozak iz receptora na jeziku i pretvaraju se u signal pomoću kojeg osoba razumije o kojem se proizvodu radi: kiselo, slatko, gorko ili slano. Osjetilo mirisa nam također pomaže da razumijemo svijet oko nas, omogućavajući nam da razlikujemo i identificiramo sve vrste mirisa. Vizija igra glavnu ulogu u percepciji informacija. To čini oko 90% stečenog znanja. Zvučni način percepcije informacija (radio prenos, na primjer) čini oko 9%, a ostala čula su odgovorna za samo 1%.
Vrste percepcije
Istu informaciju, dobijenu na bilo koji poseban način, svaka osoba doživljava drugačije. Neko, nakon što minut pročita jednu od stranica knjige, lako može prepričati njen sadržaj, dok se drugi neće sjećati praktično ničega. Ali ako takva osoba pročita isti tekst naglas, lako će u svom sjećanju reproducirati ono što je čula. Takve razlike određuju karakteristike percepcije informacija ljudi, od kojih je svaka svojstvena određenom tipu. Ukupno ih ima četiri:
- Visuals.
- Auditivni učenici.
- Kinestetika.
- Diskretno.
Često je veoma važno znati koja vrsta percepcije informacija je dominantna za osobu i kako se ona karakteriše. Ovo značajno poboljšava međusobno razumijevanje među ljudima i omogućava da sagovorniku što brže i potpunije prenesete potrebne informacije.
Visuals
To su ljudi kojima je vid glavni čulni organ u procesu učenja o svijetu oko sebe i percipiranja informacija. Dobro pamte novo gradivo ako ga vide u obliku teksta, slika, dijagrama i grafikona. U govoru učenika vizualnog učenja često postoje riječi koje su na ovaj ili onaj način povezane sa karakteristikama predmeta po njihovim vanjskim osobinama, funkciji samog vida („da vidimo“, „svjetlo“, „sjajno“, „hoće li biti vidljiv”, „čini mi se”). Takvi ljudi obično govore glasno, brzo i aktivno gestikuliraju. Vizualni ljudi obraćaju veliku pažnju na svoj izgled i okruženje.
Audials
Za slušne učenike, mnogo je lakše naučiti nešto što su čuli jednom, nego sto puta vidjeli. Osobitosti percepcije informacija kod takvih ljudi leže u njihovoj sposobnosti da slušaju i dobro pamte ono što se govori, kako u razgovoru sa kolegama ili rođacima, tako i na predavanju u institutu ili na radnom seminaru. Slušni učenici imaju veliki vokabular i prijatni su za komunikaciju. Takvi ljudi znaju kako savršeno uvjeriti sagovornika u razgovoru s njim. Više vole mirne aktivnosti nego aktivne zabave, vole da slušaju muziku.
Kinestetika
Dodir, miris i ukus igraju važnu ulogu u procesu kinestetičke percepcije informacija. Nastoje da dodirnu, osete, okuse predmet. Motorna aktivnost je također značajna za kinestetičke učenike. U govoru takvih ljudi često postoje riječi koje opisuju osjećaje („meko“, „prema mojim osjećajima“, „zgrabiti“). Kinestetičnom djetetu je potreban fizički kontakt sa voljenim osobama. Važni su mu zagrljaji i poljupci, udobna odjeća, mekan i čist krevet.
Diskretno
Načini percepcije informacija direktno su povezani sa ljudskim čulima. Većina ljudi koristi vid, sluh, dodir, miris i ukus. Međutim, vrste percepcije informacija uključuju one koje su prvenstveno povezane s razmišljanjem. Ljudi koji na ovaj način percipiraju svijet oko sebe nazivaju se diskretnima. Ima ih dosta, a nalaze se samo kod odraslih, jer logika kod djece nije dovoljno razvijena. U mladosti, glavni načini diskretne percepcije informacija su vizuelni i slušni. I tek s godinama počinju aktivno razmišljati o onome što su vidjeli i čuli, dok sami otkrivaju nova znanja.
Vrsta percepcije i sposobnost učenja
Način na koji ljudi percipiraju informacije u velikoj mjeri određuju oblik učenja koji će za njih biti najefikasniji. Naravno, nema ljudi koji bi nova saznanja u potpunosti primili uz pomoć jednog osjetila ili grupe njih, na primjer dodirom i mirisom. Svi oni djeluju kao sredstva percepcije informacija. Međutim, saznanje o tome koji su čulni organi dominantni kod određene osobe omogućava drugima da joj brzo prenesu potrebne informacije i omogućava samoj osobi da efikasno organizira proces samoobrazovanja.
Vizuelni učenici, na primjer, trebaju sve nove informacije predstaviti u čitljivom obliku, u slikama i dijagramima. U ovom slučaju, oni to mnogo bolje pamte. Vizualni ljudi obično se ističu u egzaktnim naukama. Čak iu djetinjstvu izvrsni su u slaganju slagalica, znaju mnoge geometrijske oblike, dobri su u crtanju, skiciranju i građenju kockama ili kockicama.
Slušni učenici, naprotiv, lakše percipiraju informacije koje dobijaju iz njega.To može biti razgovor sa nekim, predavanje, audio snimak. Prilikom podučavanja stranog jezika za slušaoce, audio kursevi su poželjniji od štampanog tutorijala. Ako i dalje trebate zapamtiti napisani tekst, bolje je da ga izgovorite naglas.
Kinestetički učenici su vrlo mobilni. Teško im je da se koncentrišu na bilo šta tokom dužeg vremenskog perioda. Takve osobe teško nauče gradivo naučeno na predavanju ili iz udžbenika. Proces pamćenja će ići brže ako kinestetički učenici nauče povezati teoriju i praksu. Lakše im je da uče nauke kao što su fizika, hemija, biologija, u kojima se određeni naučni termin ili zakon može predstaviti kao rezultat eksperimenta sprovedenog u laboratoriji.
Diskretnim ljudima treba malo duže od drugih ljudi da uzmu nove informacije u obzir. Oni to prvo moraju shvatiti i povezati sa svojim prošlim iskustvom. Takvi ljudi mogu, na primjer, snimiti predavanje nastavnika na diktafon i potom ga poslušati drugi put. Među diskretnima ima mnogo ljudi nauke, jer su im racionalnost i logika iznad svega. Stoga će u procesu studiranja biti najbliži onim predmetima u kojima tačnost određuje percepciju informacija – informatika, na primjer.
Uloga u komunikaciji
Vrste percepcije informacija također utiču na to kako komunicirate s njim tako da vas on sluša. Za vizuelne učenike, izgled sagovornika je veoma važan. I najmanja nepažnja u odjeći može ga odbiti, nakon čega mu uopće neće biti važno šta kaže. Kada razgovarate s vizualnom osobom, morate obratiti pažnju na svoje izraze lica, govoriti brzo pomoću gestikulacije i podržavati razgovor šematskim crtežima.
U razgovoru sa slušnim učenikom treba da postoje reči koje su mu bliske („slušaj me“, „zvuči primamljivo“, „ovo mnogo govori“). Percepcija informacija od strane slušne osobe u velikoj mjeri zavisi od toga kako sagovornik govori. treba da bude miran i prijatan. Bolje je odgoditi važan razgovor sa slušnom osobom ako ste jako prehlađeni. Takvi ljudi takođe ne mogu tolerisati piskave note u svojim glasovima.
Pregovore sa kinestetičarom treba voditi u prostoriji sa ugodnom temperaturom vazduha i prijatnim mirisom. Takvi ljudi ponekad moraju dodirnuti sagovornika, kako bi bolje razumjeli ono što su čuli ili vidjeli. Ne biste trebali očekivati da će kinestetički učenik donijeti brzu odluku odmah nakon razgovora. Treba mu vremena da sasluša svoja osjećanja i shvati da sve radi kako treba.
Dijalog sa diskretnim ljudima mora se graditi na principu racionalnosti. Najbolje je raditi po strogim pravilima. Za diskretne podatke jezik brojeva je razumljiviji.
Učitavanje...