En metode er oppfunnet for å overføre informasjon direkte gjennom den menneskelige hjernen. For første gang overførte forskere informasjon direkte fra hjernen til hjernen. Kanaler for informasjonsoppfatning
Synsorganer for lyseksponering,
Høreorganer til luftbølgevibrasjoner,
Berøringsorganer for mekanisk påvirkning,
Smaksorganer for kjemisk eksponering i munnområdet,
Olfaktoriske organer for kjemisk eksponering i neseområdet.
For at hjernen skal reagere på en stimulus, må hver sensorisk modalitet først konvertere den tilsvarende fysiske energien til elektrisk energi. Så følger disse signalene – hver på sin måte – til hjernen. Denne prosessen med å konvertere fysisk energi til elektrisk energi utføres av spesielle celler i sanseorganene, kalt reseptorer.
Visuelle reseptorer er plassert i et tynt lag på innsiden av øyet. Hver visuell reseptor inneholder et kjemikalie som reagerer på lys, og denne reaksjonen utløser en rekke hendelser som resulterer i en nerveimpuls.
Hørselsreseptorer er tynne hårceller som ligger dypt i øret. Luftvibrasjoner bøyer disse hårcellene, noe som resulterer i en nerveimpuls.
Naturen har kommet opp med lignende "triks" for andre sensoriske modaliteter.
En reseptor er et nevron, det vil si en nervecelle, om enn en spesialisert. Den eksiterte reseptoren sender et elektrisk signal til interneuronene. De - til den mottakelige sonen til hjernebarken. Hver sansemodalitet har sitt eget mottaksområde.
I den mottakelige eller annen sone av cortex oppstår en bevisst opplevelse av sansning. Hjernen og bevisstheten oppfatter ikke bare virkningen av stimulansen, men også en rekke kjennetegn ved stimulansen, for eksempel intensiteten av virkningen.
Jo større intensiteten på støtet er, desto høyere frekvens av nerveimpulser - dermed kodet naturen denne korrespondansen. Jo høyere frekvensen av nerveimpulser er, desto større er den oppfattede intensiteten av stimulansen av hjernen og bevisstheten.
For en mer presis spesifikasjon av signalet (for eksempel hvilken farge lyset har, eller hvilken smak maten har), er det spesifikke nevroner (ett nevron overfører informasjon om blå farge, en annen om grønn, en tredje om sur mat, en fjerde om salt...).
I lydoppfatning kan sansningstrekk kodes av formen på det elektriske signalet som kommer inn i hjernen. Hvis bølgeformen er nær en sinusbølge, er denne lyden behagelig for oss.
Litteratur
Atkinson R. L., Agkinson R. S., Smith E. E. Introduksjon til psykologi: Lærebok for universiteter / Overs. fra engelsk under. utg. V. P. Zinchenko. - M.: Trivola, 1999.Alle følelsene våre dannes i hjernen. Uavhengig av typen innkommende informasjon, det være seg lyden av musikk, noen lukter eller visuelle bilder, er de alle i hovedsak bare signaler som overføres og dechiffreres av spesialiserte celler. Dessuten, hvis disse signalene ikke tas i betraktning, kontakter ikke hjernen det ytre miljøet direkte. Og i så fall, så er det sannsynlig at vi har muligheten til å danne nye måter for hjernen å samhandle med omverdenen og overføre data direkte.
La oss gå et par setninger tilbake. Hvis all informasjon bare er innkommende impulser, hvorfor er syn så forskjellig fra lukt eller smak? Hvorfor vil du aldri forveksle den visuelle skjønnheten til et spirende furutre med smaken av fetaost? Eller friksjonen av sandpapir på fingertuppene med lukten av fersk espresso? Man kan anta at dette har noe med hjernens struktur å gjøre: områdene som er involvert i hørselen er forskjellige fra de som behandler visuelle bildedata og så videre. Men hvorfor, i dette tilfellet, får folk som har mistet for eksempel synet, ifølge en rekke studier, en "omorientering" av den visuelle sonen for å forbedre andre sanser?
Dermed oppsto en hypotese: indre subjektiv opplevelse bestemmes av strukturen til selve dataene. Med andre ord, selve informasjonen, som kommer fra for eksempel netthinnen, har en annen struktur enn dataene som kommer fra trommehinnen eller reseptorer fra fingertuppene. Som et resultat oppnås forskjellige følelser. Det viser seg at vi i teorien kan danne nye måter å overføre informasjon på. Det vil ikke være som å se, høre, smake, ta på eller lukte. Det blir noe helt nytt.
Det er to måter å gjøre dette på. Den første er ved å implantere elektroder direkte inn i hjernen. Den andre er ved å motta signaler fra hjernen ikke-invasivt. For eksempel bruk av bærbare enheter. Tenk deg å ha på deg et armbånd med flere vibrasjonsmotorer som stimulerer forskjellige steder rundt håndleddet for å skape en strøm av data. Når vi etablerer et klart forhold mellom informasjon og typen berøring, kan folk lett begynne å gjenkjenne den. NeoSensory-selskapet gjør for tiden noe lignende, og lager vibrasjonsnevrale grensesnitt. Utviklerne planlegger å presentere en av disse neste år, 2019.
"Tenk på hvordan babyer "lærer" å bruke ørene ved å klappe i hendene eller mumle og fange opp lyder. Denne læringen kan også observeres hos personer som ble født døve og utstyrt med cochleaimplantater som voksne. For det første er opplevelsen av cochleaimplantat ingenting som lyd. Min venn beskrev det som smertefrie elektriske støt. Hun følte ikke at det hadde noe med lyden å gjøre. Men etter omtrent en måned begynte alt å "låte", om enn elendig. Kanskje den samme prosessen skjedde med hver enkelt av oss da vi lærte å bruke ørene. Vi husker det bare ikke." — sa en av forfatterne av arbeidet med å lage nevrale grensesnitt, David Eagleman.
Basert på et notat av David Eagleman, professor i psykiatri og atferdsvitenskap ved Stanford University, forfatter av The Brain: The Story Of You, og en av grunnleggerne av NeoSensory. Publisert i Wired.
Tror du på utviklingen av nevrale grensesnitt? Du kan fortelle oss om dette i vår
Sammensetningen av den menneskelige hjerne inkluderer strukturelle og funksjonelt sammenkoblede nevroner. Dette organet til pattedyr, avhengig av arten, inneholder fra 100 millioner til 100 milliarder nevroner.
Hver pattedyrneuron består av en celle - en elementær strukturell enhet, dendritter (kort prosess) og et akson (lang prosess). Kroppen til den elementære strukturelle enheten inneholder kjernen og cytoplasma.
Axon går ut av cellekroppen og gir ofte opphav til mange små grener før de når nerveendene.
Dendritter strekker seg fra nervecellekroppen og mottar meldinger fra andre enheter i nervesystemet.
Synapser– dette er kontakter der en nevron kobles til en annen. Dendritter er dekket med synapser som er dannet av endene av aksoner fra andre strukturelle og funksjonelle enheter i systemet.
Sammensetningen av den menneskelige hjernen er 86 milliarder nevroner, bestående av 80% vann og forbruker omtrent 20% av oksygenet beregnet på hele kroppen, selv om massen bare er 2% av kroppsvekten.
Hvordan signaler overføres i hjernen
Når enhetene til et funksjonelt system, nevroner, mottar og sender meldinger, overfører de elektriske impulser langs aksonene, som kan variere i lengde fra en centimeter til en meter eller mer. det er tydelig at det er veldig komplekst.
Mange aksoner er dekket av en flerlags myelinskjede, som fremskynder overføringen av elektriske signaler langs aksonet. Dette skallet er dannet ved hjelp av spesialiserte elementære strukturelle enheter av glia. I sentralnervesystemet kalles glia oligodendrocytter, og i det perifere nervesystemet kalles de Schwann-celler. Medulla inneholder minst ti ganger mer glia enn nervesystemenheter. Glia utfører mange funksjoner. Betydningen av glia i transport av næringsstoffer til nevroner, rensing, behandling av noen døde nevroner.
For å overføre signaler fungerer ikke de funksjonelle enhetene til ethvert pattedyrs kroppssystem alene. I en nevrale krets påvirker aktiviteten til en elementær enhet direkte mange andre. For å forstå hvordan disse interaksjonene kontrollerer hjernens funksjon, studerer nevroforskere forbindelsene mellom nerveceller og hvordan de overfører signaler i hjernen og endrer seg over tid. Denne studien kan lede forskere til en bedre forståelse av hvordan nervesystemet utvikler seg, blir mottakelig for sykdom eller skade, og forstyrrer de naturlige rytmene til hjerneforbindelser. Takket være ny bildeteknologi er forskere nå bedre i stand til å visualisere kretsene som forbinder regionene og sammensetningen av den menneskelige hjernen. 
Fremskritt innen teknikker, mikroskopi og datateknologi gjør at forskere kan begynne å kartlegge forbindelsene mellom individuelle nerveceller hos dyr bedre enn noen gang før.
Ved å studere sammensetningen av den menneskelige hjernen i detalj, kan forskere kaste lys over hjernesykdommer og feil i utviklingen av nervenettverket, inkludert autisme og schizofreni.
Prinsipper for informasjonsoverføring og strukturell organisering av hjernen
Plan
Introduksjon
Prinsipper for informasjonsoverføring og strukturell organisering av hjernen
Sammenkoblinger i enkle nervesystemer
Komplekse nevrale nettverk og høyere hjernefunksjoner
Netthinnens struktur
Nevronmønstre og forbindelser
Cellekropp, dendritter, aksoner
Metoder for å identifisere nevroner og spore deres forbindelser. Ikke-nervøse elementer i hjernen
Gruppering av celler etter funksjon
Celleundertyper og funksjon
Konvergens og divergens av forbindelser
Litteratur
Introduksjon
Begrepene "nevrobiologi" og "nevrovitenskap" kom i bruk på 60-tallet av 1900-tallet, da Stephen Kuffler opprettet den første avdelingen ved Harvard Medical School, hvis ansatte inkluderte fysiologer, anatomer og biokjemikere. Sammen løste de problemer med funksjon og utvikling av nervesystemet og utforsket hjernens molekylære mekanismer.
Sentralnervesystemet er et kontinuerlig fungerende konglomerat av celler som hele tiden mottar informasjon, analyserer den, behandler den og tar beslutninger. Hjernen er også i stand til å ta initiativ og produsere koordinerte, effektive muskelsammentrekninger for å gå, svelge eller synge. For å regulere mange aspekter av atferd og direkte eller indirekte kontrollere hele kroppen, har nervesystemet et stort antall kommunikasjonslinjer levert av nerveceller (nevroner). Nevroner er den grunnleggende enheten, eller byggesteinen, i hjernen
Sammenkoblinger i enkle nervesystemer
Hendelser som oppstår under implementering av enkle reflekser kan spores og analyseres i detalj. Når for eksempel knebåndet slås med en liten hammer, strekkes musklene og sener i låret og elektriske impulser beveger seg langs sensoriske nervetråder til ryggmargen, hvor motoriske celler blir opphisset, produserer impulser og aktiverer muskelsammentrekninger. Sluttresultatet er utretting av beinet i kneleddet. Slike forenklede kretsløp er svært viktige for å regulere muskelsammentrekninger som kontrollerer lemmerbevegelser. I en så enkel refleks, der en stimulus fører til en spesifikk utgang, kan rollen til signaler og interaksjoner til bare to typer celler analyseres.
Komplekse nevrale nettverk og høyere hjernefunksjoner
Å analysere samspillet mellom nevroner i komplekse veier som involverer bokstavelig talt millioner av nevroner er betydelig vanskeligere enn å analysere enkle reflekser. Re-
Å gi informasjon til hjernen for oppfatning av lyd, berøring, lukt eller syn krever sekvensiell engasjement av nevron for nevron, akkurat som når du utfører en enkel frivillig bevegelse. En stor utfordring i å analysere nevronale interaksjoner og nettverksstruktur oppstår fra den tette pakkingen av nerveceller, kompleksiteten til deres sammenkoblinger og overfloden av celletyper. Hjernen er strukturert annerledes enn leveren, som består av lignende populasjoner av celler. Hvis du har oppdaget hvordan ett område av leveren fungerer, så vet du mye om leveren som helhet. Å vite om lillehjernen forteller deg imidlertid ikke noe om funksjonen til netthinnen eller noen annen del av sentralnervesystemet.
Til tross for nervesystemets enorme kompleksitet, er det nå mulig å analysere de mange måtene nevronene samhandler på under persepsjon. For eksempel, ved å registrere aktiviteten til nevroner langs veien fra øyet til hjernen, er det mulig å spore signaler først i celler som spesifikt reagerer på lys, og deretter, trinn for trinn, gjennom påfølgende brytere, til høyere sentre i hjerne.
Et interessant trekk ved det visuelle systemet er dets evne til å skille kontrasterende bilder, farger og bevegelser over et stort spekter av fargeintensiteter. Når du leser denne siden, gjør signaler i øyet det mulig for svarte bokstaver å skille seg ut på en hvit side i et svakt opplyst rom eller i sterkt sollys. Spesifikke forbindelser i hjernen danner et enkelt bilde, selv om de to øynene er plassert separat og skanne ulike områder av omverdenen. Dessuten er det mekanismer som sikrer bildets konstans (selv om øynene våre hele tiden beveger seg) og gir nøyaktig informasjon om avstanden til siden.
Hvordan gir nervecelleforbindelser slike fenomener? Selv om vi ennå ikke er i stand til å gi en fullstendig forklaring, er mye nå kjent om hvordan disse egenskapene til synet formidles av enkle nevrale nettverk i øyet og tidlige byttestadier i hjernen. Selvfølgelig gjenstår det mange spørsmål om hva sammenhengene er mellom nevronale egenskaper og atferd. Så, for å lese en side, må du opprettholde en viss stilling på kroppen, hodet og hendene. Videre må hjernen sørge for konstant hydrering av øyeeplet, konstant pust og mange andre ufrivillige og ukontrollerte funksjoner.
Netthinnens funksjon er et godt eksempel på nervesystemets grunnleggende prinsipper.
Ris. 1.1. Veier fra øyet til hjernen via synsnerven og synskanalen.
Netthinnens struktur
Analyse av den visuelle verden avhenger av informasjon som kommer fra netthinnen, der det første stadiet av prosessering skjer, og setter grensene for vår oppfatning. I fig. Figur 1.1 viser banene fra øyet til de høyere sentrene i hjernen. Bildet som kommer inn i netthinnen er omvendt, men i alle andre henseender representerer det en bona fide representasjon av den ytre verden. Hvordan kan dette bildet overføres til hjernen vår gjennom elektriske signaler som stammer fra netthinnen og deretter beveger seg langs synsnervene?
Nevronmønstre og forbindelser
I fig. Figur 1.2 viser de ulike celletypene og deres plassering i netthinnen. Lys som kommer inn i øyet passerer gjennom lag med gjennomsiktige celler og når fotoreseptorene. Signaler som overføres fra øyet langs fibrene i synsnerven er de eneste informasjonssignalene som vårt syn er basert på.
Ordningen for overføring av informasjon gjennom netthinnen (Fig. 1.2A) ble foreslått av Santiago Ramon y Cahal1) på slutten av 1800-tallet. Han var en av de største forskerne innen nervesystemet og utførte eksperimenter på en lang rekke dyr. Han gjorde en betydelig generalisering om at formen og arrangementet til nevroner, så vel som opprinnelsesregionen og det endelige målet for nevronale signaler i et nettverk, gir kritisk informasjon om nervesystemets funksjon.
I fig. Figur 1.2 viser tydelig at cellene i netthinnen, som i andre deler av sentralnervesystemet (CNS), er svært tettpakket. Først måtte morfologer rive fra hverandre nervevev for å se individuelle nerveceller. Teknikker som flekker hele nevroner er praktisk talt ubrukelige for å undersøke celleform og tilkobling fordi strukturer som netthinnen fremstår som en mørk flekk av sammenvevde celler og prosesser. Elektronmikrofotografi i fig. Figur 1.3 viser at det ekstracellulære rommet rundt nevroner og støtteceller er bare 25 nanometer bredt. De fleste av tegningene til Ramón y Cajal ble laget ved bruk av Golgi-fargemetoden, som ved en ukjent mekanisme farger bare noen få tilfeldige nevroner fra hele befolkningen, men disse få nevronene er fullstendig farget.
Ris. 1.2. Struktur og forbindelser av celler i pattedyrets netthinnen. (A) Skjema av signalretningen fra reseptoren til synsnerven i henhold til Ramon y Cajal. (B) Ramon y Cajal fordeling av retinale cellulære elementer. (C) Tegninger av stenger og kjegler av den menneskelige netthinnen.
Ris. 1.3. Tett pakking av nevroner i apenetthinnen. En stang (R) og en kjegle (C) er merket.
Opplegg i fig. Figur 1.2 viser prinsippet for det ordnede arrangementet av nevroner i netthinnen. Det er lett å skille mellom fotoreseptorer, bipolare celler og ganglieceller. Overføringsretningen er fra inngang til utgang, fra fotoreseptorer til ganglionceller. I tillegg danner to andre typer celler, horisontale og amacrine, forbindelser som forbinder forskjellige veier. Et av målene for nevrobiologien som finnes i Ramon y Cajals tegninger, er ønsket om å forstå hvordan hver celle deltar i å skape bildet av verden som vi observerer.
Cellekropp, dendritter, aksoner
Ganglioncellen vist i fig. 1.4 illustrerer de strukturelle egenskapene til nerveceller som er iboende i alle nevroner i det sentrale og perifere nervesystemet. Cellekroppen inneholder kjernen og andre intracellulære organeller som er felles for alle celler. Den lange forlengelsen som forlater cellekroppen og danner en forbindelse med målcellen kalles et akson. Begrepene dendritt, cellekropp og akson brukes på prosesser der innkommende fibre danner kontakter som fungerer som mottaksstasjoner for eksitasjon eller inhibering. I tillegg til ganglioncellen, i fig. Figur 1.4 viser andre typer nevroner. Begrepene som brukes for å beskrive strukturen til et nevron, spesielt dendritter, er noe kontroversielle, men likevel er de praktiske og mye brukt.
Ikke alle nevroner samsvarer med den enkle cellestrukturen vist i fig. 1.4. Noen nevroner har ikke aksoner; andre har aksoner som forbindelser dannes på. Det er celler hvis dendritter kan lede impulser og danne forbindelser med målceller. Mens en ganglioncelle samsvarer med planen til et standardnevron med dendritter, cellekropp og akson, samsvarer ikke andre celler med denne standarden. For eksempel har fotoreseptorer (fig. 1.2C) ingen åpenbare dendritter. Aktiviteten til fotoreseptorer er ikke forårsaket av andre nevroner, men aktiveres av ytre stimuli, belysning. Et annet unntak i netthinnen er fraværet av fotoreseptoraksoner.
Metoder for å identifisere nevroner og spore deres forbindelser
Selv om Golgi-teknikken fortsatt er mye brukt, har mange nye tilnærminger forenklet funksjonell identifikasjon av nevroner og synaptiske forbindelser. Molekyler som farger hele nevronet kan injiseres gjennom en mikropipette, som samtidig registrerer det elektriske signalet. Fluorescerende markører som Lucifer gul avslører de fineste prosessene i en levende celle. Intracellulære markører slik som enzymet pepperrotperoksidase (HRP) eller biocytin kan introduseres; når de er festet, danner de et tett produkt eller lyser sterkt under fluorescerende lys. Nevroner kan farges med pepperrotperoksidase og med ekstracellulær påføring; enzymet fanges opp og transporteres inn i cellekroppen. Fluorescerende karbocyaniske fargestoffer, ved kontakt med nevronmembranen, oppløses og diffunderer over hele overflaten av cellen.
Ris. 1.4. Former og størrelser på nevroner.
Ris. 1.5. En gruppe bipolare celler farget med et antistoff for enzymet fosfokinase C. Bare celler som inneholder enzymet ble farget.
Disse teknikkene er svært viktige for å spore passasjen av aksoner fra en del av nervesystemet til en annen.
Antistoffer brukes til å karakterisere spesifikke nevroner, dendritter og synapser ved selektivt å merke intracellulære eller membrankomponenter. Antistoffer brukes med hell til å spore migrasjon og differensiering av nerveceller under ontogenese. En tilleggsmetode for å karakterisere nevroner er hybridisering på stedet: spesifikt merkede prober merker nevronalt mRNA som koder for syntesen av en kanal, reseptor, transmitter eller strukturelement.
Ikke-nervøse elementer i hjernen
Glial celler. I motsetning til nevroner har de ikke aksoner eller dendritter og er ikke direkte koblet til nerveceller. Det er mange gliaceller i nervesystemet. De utfører mange forskjellige funksjoner knyttet til signaloverføring. For eksempel leder aksonene til retinale ganglionceller som utgjør synsnerven, impulser veldig raskt fordi de er omgitt av en isolerende lipidskjede kalt myelin. Myelin dannes av gliaceller som vikler seg rundt aksoner under ontogenetisk utvikling. Gliaceller i netthinnen er kjent som Müller-celler.
Gruppering av celler etter funksjon
En bemerkelsesverdig egenskap ved netthinnen er arrangementet av celler i henhold til funksjon. Cellelegemene til fotoreseptorer, horisontale celler, bipolare celler, amakrine celler og ganglionceller er ordnet i forskjellige lag. Lignende lagdeling observeres i hele hjernen. For eksempel består strukturen der fibrene i synsnerven avsluttes (den laterale genikulære kroppen) av 6 lag med celler som er enkle å skille selv med det blotte øye. I mange områder av nervesystemet er celler med lignende funksjoner gruppert i distinkte sfæriske strukturer kjent som kjerner (ikke å forveksle med cellekjernen) eller ganglier (ikke å forveksle med retinale ganglionceller).
Celleundertyper og funksjon
Det er flere forskjellige typer ganglion, horisontale, bipolare og amakrine celler, hver med karakteristisk morfologi, transmitterspesifisitet og fysiologiske egenskaper. For eksempel er fotoreseptorer delt inn i to lett skillelige klasser - staver og kjegler - som utfører forskjellige funksjoner. Langstrakte stenger er ekstremt følsomme for de minste endringer i belysningen. Når du leser denne siden, er omgivelseslyset for sterkt for tryllestavene, som kun fungerer i lite lys etter en lang periode i mørket. Kjegler reagerer på visuelle stimuli i sterkt lys. Dessuten er kjegler videre klassifisert i fotoreseptor-undertyper som er følsomme for rødt, grønt eller blått lys. Amacrine celler er et slående eksempel på cellulært mangfold: mer enn 20 typer kan skilles ut i henhold til strukturelle og fysiologiske kriterier.
Netthinnen illustrerer dermed de dypeste problemene ved moderne nevrobiologi. Det er ikke kjent hvorfor det trengs så mange typer amakrine celler og hvilke ulike funksjoner hver av disse celletypene har. Det er nøkternt å innse at funksjonen til de aller fleste nervecellene i det sentrale, perifere og viscerale nervesystemet er ukjent. Samtidig antyder denne uvitenheten at mange av de grunnleggende prinsippene til robothjernen ennå ikke er forstått.
Konvergens og divergens av forbindelser
For eksempel er det en sterk reduksjon i antall involverte celler langs veien fra reseptorer til ganglionceller. Utdataene fra mer enn 100 millioner reseptorer konvergerer til 1 million ganglionceller, hvis aksoner utgjør synsnerven. Dermed mottar mange (men ikke alle) ganglionceller input fra et stort antall fotoreseptorer (konvergens) gjennom interkalære celler. I sin tur forgrener en ganglioncelle seg intensivt og ender på mange målceller.
I tillegg, i motsetning til det forenklede diagrammet, skal pilene peke utover for å indikere interaksjoner mellom celler i samme lag (laterale forbindelser) og til og med i motsatte retninger - for eksempel tilbake fra horisontale celler til fotoreseptorer (resiproke forbindelser). Slike konvergerende, divergerende, laterale og tilbakevendende påvirkninger er konstante egenskaper for de fleste nevrale veier i hele nervesystemet. Dermed blir enkel steg-for-steg signalbehandling komplisert av parallelle og omvendte interaksjoner.
Cellulær og molekylærbiologi av nevroner
Som andre typer celler i kroppen, har nevroner fullt ut de cellulære mekanismene for metabolsk aktivitet og syntesen av membranproteiner (for eksempel ionekanalproteiner og reseptorer). Dessuten transporteres proteiner fra ionekanaler og reseptorer direkte til lokaliseringssteder i cellemembranen. Natrium- eller kaliumspesifikke kanaler er lokalisert på membranen til ganglioncelleaksoner i diskrete grupper (klynger). Disse kanalene er involvert i initiering og gjennomføring av PD.
Presynaptiske terminaler, dannet av prosesser av fotoreseptorer, bipolare celler og andre nevroner, inneholder spesifikke kanaler i membranen som kalsiumioner kan passere gjennom. Innføring av kalsium utløser frigjøring av senderen. Hver type nevron syntetiserer, lagrer og frigjør en bestemt type sender(e). I motsetning til mange andre membranproteiner, er reseptorer for spesifikke nevrotransmittere lokalisert på nøyaktig definerte steder - postsynaptiske membraner. Blant membranproteiner er også pumpeproteiner eller transportproteiner kjent, hvis rolle er å opprettholde konstansen til det indre innholdet i cellen.
Hovedforskjellen mellom nerveceller og andre typer celler i kroppen er tilstedeværelsen av et langt akson. Siden aksoner ikke har det biokjemiske «kjøkkenet» for proteinsyntese, må alle essensielle molekyler transporteres til terminalene ved en prosess som kalles aksonal transport, ofte over svært lange avstander. Alle molekyler som trengs for å opprettholde struktur og funksjon, så vel som membrankanalmolekyler, beveger seg bort fra cellekroppen via denne ruten. På samme måte tar molekyler fanget av den terminale membranen veien tilbake til cellekroppen ved hjelp av aksonal transport.
Nevroner skiller seg også fra de fleste celler ved at de, med noen få unntak, ikke kan dele seg. Dette betyr at døde nevroner hos voksne dyr ikke kan erstattes.
Regulering av nervesystemets utvikling
Den høye graden av organisering av en struktur som netthinnen byr på nye problemer. Hvis en menneskelig hjerne er nødvendig for å bygge en datamaskin, er det ingen som kontrollerer hjernen når den utvikler seg og oppretter forbindelser. Det er fortsatt et mysterium hvordan riktig "montering" av deler av hjernen fører til utseendet til dens unike egenskaper.
I den modne netthinnen er hver celletype plassert i et tilsvarende lag eller underlag og danner strengt definerte forbindelser med de tilsvarende målcellene. En slik enhet er en nødvendig betingelse for riktig funksjon. For eksempel, for at normale ganglionceller skal utvikles, må forløpercellen dele seg, migrere til et bestemt sted, differensiere til en bestemt form og danne spesifikke synaptiske forbindelser.
Aksonene til denne cellen må finne, gjennom en betydelig avstand (optisk nerve), et visst lag med målceller i neste ledd av synaptisk veksling. Lignende prosesser forekommer i alle deler av nervesystemet, noe som resulterer i dannelsen av komplekse strukturer med spesifikke funksjoner.
Studiet av mekanismene for dannelse av så komplekse strukturer som netthinnen er et av hovedproblemene i moderne nevrobiologi. Å forstå hvordan de komplekse sammenkoblingene av nevroner dannes under individuell utvikling (ontogenese) kan bidra til å beskrive egenskapene og opprinnelsen til funksjonelle hjernesykdommer. Noen molekyler kan spille nøkkelroller i nevronal differensiering, vekst, migrasjon, synapsedannelse og overlevelse. Slike molekyler blir nå beskrevet oftere og oftere. Det er interessant å merke seg at elektriske signaler regulerer molekylære signaler som utløser aksonvekst og forbindelsesdannelse. Aktivitet spiller en rolle i å etablere mønsteret av forbindelser.
Genetiske tilnærminger tillater identifisering av gener som kontrollerer differensieringen av hele organer, for eksempel øyet som helhet. Hering og medarbeidere studerte genuttrykk øyeløs i en fruktflue Drosophila, som styrer øyeutviklingen. Å fjerne dette genet fra genomet resulterer i at øynene ikke utvikler seg. Homologe gener i mus og mennesker (kjent som lite øye Og aniridia) lignende i struktur. Hvis et homologt gen øyeløs pattedyr er kunstig integrert og uttrykt i fluen, så utvikler dette dyret ytterligere (fluelignende i strukturen) øyne på antennene, vingene og bena. Dette tyder på at dette genet kontrollerer øyedannelsen på samme måte hos en flue eller mus, til tross for den helt andre strukturen og egenskapene til insekt- og pattedyrøyne.
Regenerering av nervesystemet etter skade
Nervesystemet oppretter ikke bare forbindelser under utvikling, men kan reparere noen forbindelser etter skade (datamaskinen din kan ikke gjøre dette). For eksempel kan aksoner i hånden spire etter skade og etablere forbindelser; hånden kan igjen bevege seg og føle berøring. Tilsvarende, i en frosk, fisk eller virvelløse dyr, etter ødeleggelse av nervesystemet, observeres aksonal regenerering og gjenoppretting av funksjon. Etter å ha kuttet synsnerven i en frosk eller fisk, vokser fibrene tilbake og dyret kan se. Imidlertid er denne evnen ikke iboende i sentralnervesystemet til voksne virveldyr - regenerering forekommer ikke i dem. De molekylære signalene som blokkerer regenerering og deres biologiske betydning for nervesystemets funksjon er ukjent
konklusjoner
∙ Nevroner er knyttet til hverandre på en strengt definert måte.
∙ Informasjon overføres fra celle til celle gjennom synapser.
∙ I relativt enkle systemer, som netthinnen, er det mulig å spore alle sammenhengene og forstå betydningen av intercellulære signaler.
∙ Nerveceller i hjernen er de materielle elementene i persepsjonen.
∙ Signaler i nevroner er svært stereotype og er de samme for alle dyr.
∙ Aksjonspotensialer kan reise lange avstander uten tap.
∙ Lokale gradvise potensialer avhenger av de passive elektriske egenskapene til nevroner og forplanter seg kun over korte avstander.
∙ Den spesielle strukturen til nerveceller krever en spesialisert mekanisme for aksonal transport av proteiner og organeller til og fra cellekroppen.
∙ Under individuell utvikling migrerer nevroner til sine endelige steder og etablerer forbindelser med mål.
∙ Molekylære signaler styrer aksonvekst.
Bibliografi
Penrose R. KONGENS NYE SINN. Om datamaskiner, tenkning og fysikkens lover.
Gregory R. L. Intelligent øye.
Lekah V. A. Nøkkelen til å forstå fysiologi.
Gamow G., Ichas M. Mr. Tompkins i seg selv: Eventyr i ny biologi.
Kozhedub R. G. Membran og synoptiske modifikasjoner i manifestasjoner av de grunnleggende prinsippene for hjernefunksjon.
Hver dag blir hver person bombardert med en enorm mengde informasjon. Vi møter nye situasjoner, objekter, fenomener. Noen mennesker takler denne kunnskapsstrømmen uten problemer og bruker den med hell til sin fordel. Andre har problemer med å huske noe. Denne situasjonen forklares i stor grad av en persons tilhørighet til en bestemt type i form av måten de oppfatter informasjon på. Hvis det serveres i en form som er upraktisk for mennesker, vil behandlingen være ekstremt vanskelig.
Hva er informasjon?
Begrepet "informasjon" har en abstrakt betydning og definisjonen avhenger i stor grad av konteksten. Oversatt fra latin betyr dette ordet "avklaring", "presentasjon", "familiarisering". Oftest refererer begrepet "informasjon" til nye fakta som blir oppfattet og forstått av en person, og også funnet nyttige. I prosessen med å behandle denne informasjonen mottatt for første gang, får folk viss kunnskap.
Hvordan mottas informasjon?
En persons oppfatning av informasjon er et bekjentskap med fenomener og objekter gjennom deres innvirkning på ulike sanser. Ved å analysere resultatet av virkningen av en bestemt gjenstand eller situasjon på organene syn, hørsel, lukt, smak og berøring, får individet en viss idé om dem. Derfor er grunnlaget i prosessen med å oppfatte informasjon våre fem sanser. I dette tilfellet er en persons tidligere erfaring og tidligere ervervet kunnskap aktivt involvert. Ved å referere til dem kan du tilskrive informasjonen som er mottatt til allerede kjente fenomener eller skille dem fra den generelle massen i en egen kategori. Metoder for å oppfatte informasjon er basert på noen prosesser knyttet til den menneskelige psyken:
- tenkning (etter å ha sett eller hørt en gjenstand eller et fenomen, en person som begynner å tenke, innser hva han står overfor);
- tale (evnen til å navngi gjenstanden for persepsjon);
- følelser (ulike typer reaksjoner på gjenstander av persepsjon);
- viljen til å organisere prosessen med persepsjon).
Presentasjon av informasjon
I henhold til denne parameteren kan informasjon deles inn i følgende typer:
- Tekst. Det er representert i form av alle slags symboler, som, når de kombineres med hverandre, gjør det mulig å få ord, setninger, setninger på alle språk.
- Numerisk. Dette er informasjon representert ved tall og tegn som uttrykker en viss matematisk operasjon.
- Lyd. Dette er direkte muntlig tale, takket være hvilken informasjon fra en person overføres til en annen, og ulike lydopptak.
- Grafisk. Det inkluderer diagrammer, grafer, tegninger og andre bilder.
Persepsjon og presentasjon av informasjon henger uløselig sammen. Hver person prøver å velge nøyaktig det alternativet for å presentere data som vil sikre den beste forståelsen av det.
Måter for menneskelig oppfatning av informasjon
En person har flere slike metoder til rådighet. De bestemmes av de fem sansene: syn, hørsel, berøring, smak og lukt. I denne forbindelse er det en viss klassifisering av informasjon i henhold til oppfatningsmetoden:
- visuell;
- lyd;
- taktil;
- smak;
- lukte.
Visuell informasjon oppfattes gjennom øynene. Takket være dem kommer forskjellige visuelle bilder inn i menneskehjernen, som deretter behandles der. Hørsel er nødvendig for å oppfatte informasjon som kommer i form av lyder (tale, støy, musikk, signaler). er ansvarlige for muligheten for persepsjon Reseptorer plassert på huden gjør det mulig å estimere temperaturen på objektet som studeres, typen av overflaten og formen. Smaksinformasjon kommer inn i hjernen fra reseptorer på tungen og omdannes til et signal som en person forstår hvilket produkt det er: surt, søtt, bittert eller salt. Luktesansen hjelper oss også å forstå verden rundt oss, slik at vi kan skille og identifisere alle slags lukter. Visjon spiller hovedrollen i oppfatningen av informasjon. Det står for omtrent 90 % av kunnskapen som er oppnådd. Lydmåten å oppfatte informasjon på (f.eks. radiosending) utgjør ca. 9 %, og de andre sansene er ansvarlige for kun 1 %.
Typer oppfatning
Den samme informasjonen, innhentet på en bestemt måte, oppfattes forskjellig av hver person. Noen, etter å ha lest en av sidene i en bok i et minutt, kan enkelt gjenfortelle innholdet, mens andre vil huske praktisk talt ingenting. Men hvis en slik person leser den samme teksten høyt, vil han lett gjengi i minnet det han hørte. Slike forskjeller bestemmer egenskapene til folks oppfatning av informasjon, som hver er iboende i en bestemt type. Det er fire totalt:
- Visuals.
- Auditive elever.
- Kinestetikk.
- Diskret.
Det er ofte svært viktig å vite hvilken type informasjonsoppfatning som er dominerende for en person og hvordan den karakteriseres. Dette forbedrer den gjensidige forståelsen mellom mennesker betydelig og gjør det mulig å formidle nødvendig informasjon til samtalepartneren din så raskt og fullstendig som mulig.
Visuals
Dette er mennesker for hvem syn er det viktigste sanseorganet i prosessen med å lære om verden rundt dem og oppfatte informasjon. De husker godt nytt materiale hvis de ser det i form av tekst, bilder, diagrammer og grafer. I talen til visuelle elever er det ofte ord som på en eller annen måte er forbundet med egenskapene til objekter ved deres ytre trekk, selve synets funksjon ("la oss se", "lys", "lyse", "vilje være synlig", "det virker for meg"). Slike mennesker snakker vanligvis høyt, raskt og gestikulerer aktivt. Visuelle mennesker legger stor vekt på utseendet og omgivelsene rundt.
Audials
For auditive elever er det mye lettere å lære noe de har hørt én gang, i stedet for å ha sett hundre ganger. Det særegne ved slike menneskers oppfatning av informasjon ligger i deres evne til å lytte og huske godt det som blir sagt, både i en samtale med kolleger eller pårørende, og på en forelesning på et institutt eller på et arbeidsseminar. Auditive elever har et stort ordforråd og er hyggelige å kommunisere med. Slike mennesker vet hvordan de kan overbevise sin samtalepartner perfekt i en samtale med ham. De foretrekker rolige aktiviteter fremfor aktive tidsfordriv; de liker å lytte til musikk.
Kinestetikk
Berøring, lukt og smak spiller en viktig rolle i prosessen med kinestetisk oppfatning av informasjon. De streber etter å ta på, føle, smake på en gjenstand. Motorisk aktivitet er også viktig for kinestetiske elever. I talen til slike mennesker er det ofte ord som beskriver sensasjoner ("myk", "i henhold til mine følelser", "grip"). Et kinestetisk barn trenger fysisk kontakt med sine nærmeste. Klemmer og kyss, komfortable klær, en myk og ren seng er viktig for ham.
Diskret
Måtene å oppfatte informasjon på er direkte relatert til de menneskelige sansene. De fleste bruker syn, hørsel, berøring, lukt og smak. Imidlertid inkluderer typer informasjonsoppfatning de som først og fremst er assosiert med tenkning. Mennesker som oppfatter verden rundt seg på denne måten kalles diskrete. Det er ganske mange av dem, og de finnes bare blant voksne, siden logikk ikke er tilstrekkelig utviklet hos barn. I ung alder er de viktigste måtene å oppfatte informasjon på diskret visuelt og auditivt. Og først med alderen begynner de aktivt å tenke på det de så og hørte, mens de selv oppdager ny kunnskap.
Type persepsjon og læringsevne
Måtene folk oppfatter informasjon på, bestemmer i stor grad hvilken læringsform som vil være mest effektiv for dem. Selvfølgelig er det ingen mennesker som vil motta ny kunnskap helt ved hjelp av ett sanseorgan eller en gruppe av dem, for eksempel berøring og lukt. Alle fungerer som midler for informasjonsoppfatning. Men å vite hvilke sanseorganer som er dominerende hos en bestemt person, lar andre raskt formidle den nødvendige informasjonen til ham, og lar personen selv effektivt organisere prosessen med selvopplæring.
Visuelle elever må for eksempel presentere all ny informasjon i en lesbar form, i bilder og diagrammer. I dette tilfellet husker de det mye bedre. Visuelle mennesker utmerker seg vanligvis i de eksakte vitenskapene. Selv i barndommen er de gode til å sette sammen puslespill, kjenner mange geometriske former, er flinke til å tegne, skissere og bygge med kuber eller byggesett.
Auditive elever, tvert imot, oppfatter lettere informasjon mottatt fra den.Dette kan være en samtale med noen, et foredrag, et lydopptak. Når du lærer et fremmedspråk for auditive elever, er lydkurs å foretrekke fremfor en trykt opplæring. Hvis du fortsatt trenger å huske den skrevne teksten, er det bedre å si den høyt.
Kinestetiske elever er veldig mobile. De synes det er vanskelig å konsentrere seg om noe over lengre tid. Slike mennesker synes det er vanskelig å lære stoff som er lært på en forelesning eller fra en lærebok. Læringsprosessen vil gå raskere hvis kinestetiske elever lærer å koble teori og praksis. Det er lettere for dem å lære vitenskaper som fysikk, kjemi, biologi, der et spesifikt vitenskapelig begrep eller lov kan representeres som et resultat av et eksperiment utført i et laboratorium.
Diskrete mennesker bruker litt lengre tid enn andre på å ta hensyn til ny informasjon. De må først forstå det og relatere det til deres tidligere erfaring. Slike personer kan for eksempel spille inn en lærers forelesning på en diktafon og deretter lytte til den en gang til. Blant de diskrete er det mange vitenskapsmenn, siden rasjonalitet og logikk er fremfor alt annet for dem. Derfor, i prosessen med å studere, vil de være nærmest de fagene der nøyaktighet bestemmer oppfatningen av informasjon - for eksempel informatikk.
Rolle i kommunikasjon
Typen informasjonsoppfatning påvirker også hvordan du kommuniserer med ham slik at han lytter til deg. For visuelle elever er utseendet til samtalepartneren veldig viktig. Den minste uforsiktighet i klær kan slå ham av, hvoretter det ikke spiller noen rolle i det hele tatt hva han sier. Når du snakker med en visuell person, må du være oppmerksom på ansiktsuttrykkene dine, snakke raskt ved hjelp av bevegelser og støtte samtalen med skjematiske tegninger.
I en samtale med en auditiv elev bør det være ord som er nær ham ("hør på meg", "høres fristende ut", "dette sier mye"). Oppfatningen av informasjon fra en auditiv person avhenger i stor grad av hvordan samtalepartneren snakker. skal være rolig og behagelig. Det er bedre å utsette en viktig samtale med en auditiv person hvis du har en sterk forkjølelse. Slike mennesker kan heller ikke tolerere skingrende toner i stemmene.
Forhandlinger med en kinestetisk person bør utføres i et rom med en behagelig lufttemperatur og en behagelig lukt. Slike mennesker trenger noen ganger å berøre samtalepartneren, slik at de bedre forstår hva de hørte eller så. Du bør ikke forvente at en kinestetisk elev tar en rask avgjørelse umiddelbart etter samtalen. Han trenger tid til å lytte til følelsene sine og forstå at han gjør alt riktig.
Dialog med diskrete mennesker må bygges på rasjonalitetsprinsippet. Det er best å operere med strenge regler. For diskrete data er tallspråket mer forståelig.
Laster inn...