मस्तिष्क को सूचना का संचरण और स्वीकृति। रिसेप्टर से मस्तिष्क तक सूचना का स्थानांतरण। सरल तंत्रिका तंत्र में अंतर्संबंध

मानव मस्तिष्क की संरचना में शामिल हैंसंरचनात्मक और कार्यात्मक रूप से परस्पर जुड़े हुए न्यूरॉन्स। प्रजातियों के आधार पर इस स्तनधारी अंग में 100 मिलियन से 100 बिलियन न्यूरॉन्स होते हैं।

प्रत्येक स्तनधारी न्यूरॉन में एक कोशिका होती है - एक प्राथमिक संरचनात्मक इकाई, डेंड्राइट्स (लघु प्रक्रिया) और एक अक्षतंतु (लंबी प्रक्रिया)। एक प्राथमिक संरचनात्मक इकाई के शरीर में एक नाभिक और कोशिका द्रव्य होता है।

एक्सोनतंत्रिका अंत तक पहुँचने से पहले कोशिका शरीर को छोड़ देता है और अक्सर कई छोटी शाखाओं को जन्म देता है।

डेन्ड्राइटतंत्रिका कोशिका के शरीर से फैलता है और तंत्रिका तंत्र की अन्य इकाइयों से संदेश प्राप्त करता है।

synapses- ये वे संपर्क हैं जहां एक न्यूरॉन दूसरे से जुड़ता है। डेंड्राइट सिनेप्स से ढके होते हैं जो सिस्टम की अन्य संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाइयों से अक्षतंतु के सिरों द्वारा बनते हैं।

मानव मस्तिष्क की संरचना 86 अरब न्यूरॉन्स है जिसमें 80% पानी होता है और पूरे जीव के लिए लगभग 20% ऑक्सीजन की खपत होती है, हालांकि इसका द्रव्यमान शरीर के वजन का केवल 2% है।

मस्तिष्क में सिग्नल कैसे प्रसारित होते हैं

जब एक कार्यात्मक प्रणाली की इकाइयाँ, न्यूरॉन्स संदेश प्राप्त करते हैं और भेजते हैं, तो वे अपने अक्षतंतु के साथ विद्युत आवेगों को प्रसारित करते हैं, जो एक सेंटीमीटर से एक मीटर या उससे अधिक की लंबाई में भिन्न हो सकते हैं। यह स्पष्ट है कि यह बहुत कठिन है।

कई अक्षतंतु एक बहुस्तरीय माइलिन म्यान से ढके होते हैं, जो अक्षतंतु के साथ विद्युत संकेतों के संचरण को गति देते हैं। यह खोल ग्लिया की विशेष संरचनात्मक इकाइयों का उपयोग करके बनाया गया है। केंद्रीय प्रणाली के अंग में, ग्लिया को ओलिगोडेंड्रोसाइट्स कहा जाता है, और परिधीय तंत्रिका तंत्र में इसे श्वान कोशिकाएं कहा जाता है। मस्तिष्क केंद्र में तंत्रिका तंत्र की इकाइयों की तुलना में कम से कम दस गुना अधिक ग्लिया होता है। ग्लिया के कई कार्य हैं। न्यूरॉन्स को पोषक तत्वों के परिवहन, शुद्धिकरण, मृत न्यूरॉन्स के एक हिस्से के प्रसंस्करण में ग्लिया का महत्व।

संकेतों को प्रसारित करने के लिए, किसी भी स्तनपायी के शरीर प्रणाली की कार्यात्मक इकाइयाँ अकेले काम नहीं करती हैं। एक तंत्रिका सर्किट में, एक संरचनात्मक इकाई की गतिविधि सीधे कई अन्य को प्रभावित करती है। यह समझने के लिए कि ये इंटरैक्शन मस्तिष्क के कार्य को कैसे नियंत्रित करते हैं, न्यूरोसाइंटिस्ट तंत्रिका कोशिकाओं के बीच संबंधों का अध्ययन करते हैं और वे मस्तिष्क में संकेतों को कैसे प्रसारित करते हैं और समय के साथ बदलते हैं। यह अध्ययन वैज्ञानिकों को इस बात की बेहतर समझ के लिए प्रेरित कर सकता है कि तंत्रिका तंत्र कैसे विकसित होता है, बीमारी या चोट के संपर्क में आता है, और मस्तिष्क कनेक्शन की प्राकृतिक लय बाधित होती है। नई इमेजिंग तकनीक के लिए धन्यवाद, वैज्ञानिक अब उन सर्किटों की कल्पना करने में सक्षम हैं जो मानव मस्तिष्क के क्षेत्रों और संरचना को जोड़ते हैं।

तकनीकों, माइक्रोस्कोपी और कंप्यूटिंग में प्रगति वैज्ञानिकों को जानवरों में व्यक्तिगत तंत्रिका कोशिकाओं के बीच संबंधों को पहले से कहीं बेहतर तरीके से मैप करना शुरू करने में सक्षम कर रही है।

मानव मस्तिष्क की संरचना का गहन अध्ययन करके, वैज्ञानिक मस्तिष्क विकारों और तंत्रिका नेटवर्क के विकास में त्रुटियों पर प्रकाश डाल सकते हैं, जिसमें ऑटिज्म और सिज़ोफ्रेनिया शामिल हैं।

मानव श्रवण विश्लेषक की मुख्य विशेषताएं

मानव श्रवण विश्लेषक की संरचना और कार्यप्रणाली

सभी ध्वनि जानकारी जो एक व्यक्ति बाहरी दुनिया से प्राप्त करता है (यह कुल का लगभग 25% है), वह श्रवण प्रणाली की मदद से पहचानता है।

श्रवण प्रणाली एक प्रकार का सूचना रिसीवर है और इसमें परिधीय भाग और श्रवण प्रणाली के उच्च भाग होते हैं।

श्रवण प्रणाली का परिधीय भाग निम्नलिखित कार्य करता है:

- एक ध्वनिक एंटीना जो ध्वनि संकेत प्राप्त करता है, स्थानीयकृत करता है, केंद्रित करता है और बढ़ाता है;

- माइक्रोफोन;

- आवृत्ति और समय विश्लेषक;

एक एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर जो एक एनालॉग सिग्नल को बाइनरी तंत्रिका आवेगों में परिवर्तित करता है।

परिधीय श्रवण प्रणाली को तीन भागों में बांटा गया है: बाहरी, मध्य और आंतरिक कान।

बाहरी कान में ऑरिकल और श्रवण नहर होते हैं, जो एक पतली झिल्ली में समाप्त होती है जिसे टाइम्पेनिक झिल्ली कहा जाता है। बाहरी कान और सिर बाहरी ध्वनिक एंटीना के घटक होते हैं जो बाहरी ध्वनि क्षेत्र से ईयरड्रम को जोड़ता है (मिलता है)। बाहरी कानों के मुख्य कार्य द्विअक्षीय (स्थानिक) धारणा, ध्वनि स्रोत का स्थानीयकरण और ध्वनि ऊर्जा का प्रवर्धन, विशेष रूप से मध्य और उच्च आवृत्तियों में हैं।

कर्ण-शष्कुल्ली 1 बाहरी कान के क्षेत्र में (चित्र 1.ए) कान नहर में ध्वनिक कंपन को निर्देशित करता है 2, एक ईयरड्रम के साथ समाप्त 5. श्रवण नहर लगभग 2.6 kHz की आवृत्तियों पर एक ध्वनिक गुंजयमान यंत्र के रूप में कार्य करता है, जो ध्वनि दबाव को तीन गुना बढ़ा देता है। इसलिए, इस आवृत्ति रेंज में, ध्वनि संकेत काफी बढ़ जाता है, और यह यहां है कि अधिकतम श्रवण संवेदनशीलता का क्षेत्र स्थित है। ध्वनि संकेत आगे चलकर कर्णपटल पर कार्य करता है3.

ईयरड्रम 74 माइक्रोन की मोटाई वाली एक पतली फिल्म है, जिसमें मध्य कान का सामना करने वाले शंकु का रूप होता है। यह मध्य कान के क्षेत्र के साथ एक सीमा बनाता है और यहां एक हथौड़े के रूप में मस्कुलोस्केलेटल लीवर तंत्र के साथ जुड़ा हुआ है। 4 और निहाई 5. निहाई का पैर अंडाकार खिड़की की झिल्ली पर टिकी हुई है 6 आंतरिक कान 7. मैलेस का लीवर सिस्टम - निहाई, टाइम्पेनिक झिल्ली कंपन का एक ट्रांसफार्मर है, जो बाहरी वातावरण के साथ संचार के माध्यम से मध्य कान के वायु वातावरण से सबसे बड़ी ऊर्जा वापसी के लिए अंडाकार खिड़की की झिल्ली पर ध्वनि दबाव बढ़ाता है। नासोफरीनक्स 8, आंतरिक कान 7 के क्षेत्र में, एक असंपीड़ित तरल से भरा - पेरिल्मफ।

मध्य कान एक हवा से भरी गुहा है जो वायुमंडलीय दबाव को बराबर करने के लिए यूस्टेशियन ट्यूब द्वारा नासॉफिरिन्क्स से जुड़ी होती है। मध्य कान निम्नलिखित कार्य करता है: आंतरिक कान के कोक्लीअ के तरल माध्यम के साथ वायु माध्यम के प्रतिबाधा का मिलान; तेज आवाज (ध्वनिक प्रतिवर्त) से सुरक्षा; एम्प्लीफिकेशन (लीवर मैकेनिज्म), जिसके कारण आंतरिक कान में संचारित होने वाला ध्वनि दबाव ईयरड्रम पर पड़ने वाले दबाव की तुलना में लगभग 38 dB बढ़ जाता है।

चित्र .1। श्रवण अंग की संरचना

आंतरिक कान की संरचना (चित्र 1.6 में विस्तारित रूप में दिखाया गया है) बहुत जटिल है और यहां योजनाबद्ध रूप से चर्चा की गई है। इसकी गुहा 7 शीर्ष की ओर एक ट्यूब टेपिंग है, जो 3.5 सेंटीमीटर लंबे कोक्लीअ के रूप में 2.5 मोड़ में लुढ़कती है, जिससे वेस्टिबुलर तंत्र के चैनल तीन रिंगों के रूप में आसन्न होते हैं। 9. यह पूरी भूलभुलैया एक बोनी पट द्वारा सीमित है 10. ध्यान दें, अंडाकार झिल्ली के अलावा, ट्यूब के इनलेट भाग में एक गोल खिड़की की झिल्ली होती है 11, मध्य और भीतरी कान के मिलान का एक सहायक कार्य करना।

मुख्य झिल्ली कोक्लीअ की पूरी लंबाई के साथ स्थित होती है 12 - एक ध्वनिक संकेत का एक विश्लेषक। यह लचीले स्नायुबंधन (चित्र 1.6) का एक संकीर्ण रिबन है, जो कोक्लीअ के शीर्ष की ओर फैलता है... क्रॉस-सेक्शन (चित्र। 1.c) मुख्य झिल्ली को दर्शाता है 12, हड्डी (Reisner's) झिल्ली 13, श्रवण तंत्र से वेस्टिबुलर तंत्र के तरल माध्यम को बंद करना; मुख्य झिल्ली के साथ कोर्टी के 14 वें अंग के तंत्रिका तंतुओं के अंत की परतें होती हैं, जो एक टूर्निकेट में जुड़ी होती हैं 15.

मुख्य झिल्ली में कई हज़ार अनुप्रस्थ तंतु होते हैंलंबाई 32 मिमी। कोर्टी के अंग में विशेष श्रवण रिसेप्टर्स होते हैं- बाल कोशिकाएं। अनुप्रस्थ दिशा में, कोर्टी के अंग में आंतरिक बालों की कोशिकाओं की एक पंक्ति और बाहरी बालों की कोशिकाओं की तीन पंक्तियाँ होती हैं।

श्रवण तंत्रिका एक मुड़ी हुई सूंड है, जिसके मूल में कोक्लीअ के शीर्ष से फैले हुए तंतु होते हैं, और इसके निचले वर्गों से बाहरी परतें होती हैं। मस्तिष्क के तने में प्रवेश करते हुए, न्यूरॉन्स विभिन्न स्तरों की कोशिकाओं के साथ बातचीत करते हैं, प्रांतस्था तक बढ़ते हैं और रास्ते में पार करते हैं ताकि बाएं कान से श्रवण जानकारी मुख्य रूप से दाएं गोलार्ध में प्रवेश करे, जहां भावनात्मक जानकारी मुख्य रूप से संसाधित होती है, और दाएं कान से दाएं कान तक बायां गोलार्द्ध जहां अर्थ संबंधी जानकारी मुख्य रूप से संसाधित होती है। प्रांतस्था में, श्रवण के मुख्य क्षेत्र लौकिक क्षेत्र में स्थित होते हैं, दोनों गोलार्द्धों के बीच निरंतर संपर्क होता है।

ध्वनि संचरण के सामान्य तंत्र को इस प्रकार सरल बनाया जा सकता है: ध्वनि तरंगें ध्वनि चैनल से होकर गुजरती हैं और ईयरड्रम के कंपन को उत्तेजित करती हैं। ये कंपन मध्य कान के अस्थि-पंजर की प्रणाली के माध्यम से अंडाकार खिड़की तक संचरित होते हैं, जो कोक्लीअ के ऊपरी भाग में द्रव को धकेलता है।

जब अंडाकार खिड़की की झिल्ली आंतरिक कान के तरल पदार्थ में कंपन करती है, तो लोचदार कंपन उत्पन्न होते हैं जो मुख्य झिल्ली के साथ कोक्लीअ के आधार से उसके शीर्ष तक जाते हैं। मुख्य झिल्ली की संरचना लंबाई के साथ स्थानीयकृत गुंजयमान आवृत्तियों के साथ गुंजयमान यंत्र की एक प्रणाली के समान है। कोक्लीअ के आधार पर स्थित झिल्ली के खंड ध्वनि कंपन के उच्च-आवृत्ति घटकों के लिए प्रतिध्वनित होते हैं, जिससे वे कंपन करते हैं, मध्य वाले मध्य-आवृत्ति वाले पर प्रतिक्रिया करते हैं, और शीर्ष के पास स्थित क्षेत्र - कम आवृत्तियों के लिए . लसीका में उच्च-आवृत्ति वाले घटक जल्दी से क्षय हो जाते हैं और शुरुआत से ही दूरस्थ झिल्ली वर्गों को प्रभावित नहीं करते हैं।

अनुनाद घटना एक राहत के रूप में झिल्ली की सतह पर स्थानीयकृत होती है, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। एक। जी,कई परतों में मुख्य झिल्ली पर स्थित तंत्रिका "बाल" कोशिकाओं को उत्तेजित करें जो कोर्टी के अंग का निर्माण करते हैं।इन कोशिकाओं में से प्रत्येक में एक सौ "बालों वाले" अंत होते हैं। झिल्ली के बाहरी तरफ ऐसी कोशिकाओं की तीन से पांच परतें होती हैं, और उनके नीचे एक आंतरिक पंक्ति होती है, जिससे झिल्ली विकृति के दौरान परत दर परत एक-दूसरे के साथ बातचीत करने वाले "बाल" कोशिकाओं की कुल संख्या लगभग 25 होती है। हजार।

कोर्टी के अंग में, झिल्ली के यांत्रिक कंपन तंत्रिका तंतुओं के असतत विद्युत आवेगों में परिवर्तित हो जाते हैं। जब मुख्य झिल्ली कंपन करती है, तो बालों की कोशिकाओं पर सिलिया झुक जाती है, और यह एक विद्युत क्षमता उत्पन्न करती है, जो विद्युत तंत्रिका आवेगों की एक धारा का कारण बनती है जो आगे की प्रक्रिया और प्रतिक्रिया के लिए आने वाले ध्वनि संकेत के बारे में सभी आवश्यक जानकारी मस्तिष्क तक ले जाती है। इस जटिल प्रक्रिया का परिणाम इनपुट ध्वनिक संकेत का विद्युत रूप में रूपांतरण होता है, और फिर, श्रवण तंत्रिकाओं की सहायता से, इसे मस्तिष्क के श्रवण क्षेत्रों में प्रेषित किया जाता है।

श्रवण प्रणाली के उच्च भागों (श्रवण प्रांतस्था सहित) को एक तार्किक प्रोसेसर के रूप में देखा जा सकता है जो शोर की पृष्ठभूमि के खिलाफ उपयोगी ध्वनि संकेतों का चयन (डीकोड) करता है, उन्हें कुछ मानदंडों के अनुसार समूहित करता है, स्मृति में छवियों के साथ उनकी तुलना करता है, निर्धारित करता है उनके सूचनात्मक मूल्य और प्रतिक्रिया कार्यों पर निर्णय लेते हैं।

श्रवण विश्लेषक से मस्तिष्क तक संकेतों का संचरण

बालों की कोशिकाओं से मस्तिष्क तक तंत्रिका उत्तेजनाओं का संचरण प्रकृति में विद्युत रासायनिक है।

मस्तिष्क में तंत्रिका उत्तेजनाओं के संचरण का तंत्र चित्र 2 में आरेख द्वारा दिखाया गया है, जहां एल और आर बाएं और दाएं कान हैं, 1 श्रवण तंत्रिकाएं हैं, 2 और 3 के वितरण और प्रसंस्करण के लिए मध्यवर्ती केंद्र हैं। ब्रेन स्टेम में स्थित जानकारी, और 2 तथाकथित हैं ... घोंघा गुठली, 3 - ऊपरी जैतून।

रेखा चित्र नम्बर 2। मस्तिष्क को तंत्रिका उत्तेजनाओं के संचरण का तंत्र

पिच की भावना के गठन के लिए तंत्र अभी भी बहस का विषय है। यह केवल ज्ञात है कि ध्वनि कंपन की प्रत्येक अर्ध-अवधि के लिए कई स्पंद कम आवृत्तियों पर दिखाई देते हैं। उच्च आवृत्तियों पर, दालें हर अर्ध-अवधि में नहीं दिखाई देती हैं, लेकिन कम बार, उदाहरण के लिए, हर दूसरी अवधि के लिए एक नाड़ी, और उच्च आवृत्तियों पर, यहां तक ​​कि हर तीसरे के लिए भी। तंत्रिका आवेगों के उत्पन्न होने की आवृत्ति केवल उत्तेजना की तीव्रता पर निर्भर करती है, अर्थात। ध्वनि दबाव स्तर के मूल्य से।

बाएँ कान से आने वाली अधिकांश सूचनाएँ मस्तिष्क के दाएँ गोलार्ध में संचरित होती हैं और इसके विपरीत, दाएँ कान से आने वाली अधिकांश सूचनाएँ बाएँ गोलार्ध में संचरित होती हैं। ब्रेन स्टेम के श्रवण भागों में, पिच, ध्वनि की तीव्रता और समय के कुछ लक्षण निर्धारित होते हैं, अर्थात। प्राथमिक सिग्नल प्रोसेसिंग की जाती है। सेरेब्रल कॉर्टेक्स में जटिल प्रसंस्करण प्रक्रियाएं होती हैं। उनमें से कई जन्मजात हैं, कई बचपन से शुरू होकर प्रकृति और लोगों के साथ संचार की प्रक्रिया में बनते हैं।

यह पाया गया है कि अधिकांश लोगों (दाएं हाथ के 95 प्रतिशत और बाएं हाथ के 70%) में, बाएं गोलार्द्ध को उत्सर्जित और संसाधित किया जाता है; सूचना के शब्दार्थ संकेत, और कानून में - सौंदर्यशास्त्र। यह निष्कर्ष भाषण और संगीत की जैविक (द्विभाजित, अलग) धारणा पर प्रयोगों में प्राप्त किया गया था। जब बायां कान एक सुनता है, और दाहिना कान संख्याओं का एक और सेट सुनता है, तो श्रोता उस व्यक्ति को वरीयता देता है जिसे दाहिने कान से माना जाता है और जिसके बारे में जानकारी बाएं गोलार्ध में आती है। इसके विपरीत भिन्न-भिन्न कानों से भिन्न-भिन्न रागों को सुनते समय बाएँ कान से सुने जाने वाले तथा दाएँ गोलार्द्ध में आने वाली सूचना को वरीयता दी जाती है।

उत्तेजना की कार्रवाई के तहत तंत्रिका अंत आवेग उत्पन्न करते हैं (यानी, लगभग एक संकेत पहले से ही लगभग डिजिटल रूप से एन्कोड किया गया है), तंत्रिका तंतुओं के माध्यम से मस्तिष्क में प्रेषित होता है: पहले क्षण में 1000 imp / s तक, और एक सेकंड के बाद - 200 से अधिक नहीं थकान के कारण, जो अनुकूलन प्रक्रिया को निर्धारित करता है, अर्थात। एक संकेत के लंबे समय तक संपर्क के साथ कथित जोर में कमी।

यहां हम जानकारी के बारे में भी बात करेंगे। लेकिन एक ही शब्द की विभिन्न व्याख्याओं में भ्रमित न होने के लिए, आइए तुरंत स्पष्ट रूप से परिभाषित करें कि किस जानकारी पर चर्चा की जाएगी। तो, मस्तिष्क केवल कनेक्शन को ठीक करने में सक्षम है। इस प्रकार की सूचना (संचार) को मस्तिष्क याद रखता है। जिस प्रक्रिया से वह ऐसा करता है उसे "मेमोरी" प्रक्रिया कहा जाता है। लेकिन हम उन सूचनाओं को कॉल करने के आदी हैं जिन्हें मस्तिष्क याद नहीं रख सकता है। ये वास्तव में हमारे आसपास की दुनिया की मौजूदा वस्तुएं हैं। यह सब हमें स्कूल या कॉलेज में सीखना होता है, और यही वह जानकारी है जिसके बारे में हम अभी बात करने जा रहे हैं। आइए जानें कि मस्तिष्क वास्तविक वस्तुओं, पाठ्य सूचनाओं और एक बहुत ही विशेष प्रकार की जानकारी पर कैसे प्रतिक्रिया करता है - संकेत (या सटीक) जानकारी। सूचीबद्ध प्रकार की जानकारी - वास्तविक वस्तुएं, ग्रंथ, टेलीफोन नंबर (और इसी तरह की जानकारी) - मस्तिष्क याद नहीं रख सकता। लेकिन अनुभव बताता है कि हम अभी भी ऊपर से कुछ याद कर सकते हैं। आप ऐसी जानकारी को कैसे याद करते हैं और पुन: पेश करते हैं?

1. छवियां 2. पाठ जानकारी 3. चिह्न जानकारी

सबसे पहले, आइए वास्तविक जीवन की वस्तुओं के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया का विश्लेषण करें। यदि कोई भी शोधकर्ता मस्तिष्क में दृश्य छवियों का पता नहीं लगा सकता है तो मस्तिष्क उन्हें पुन: उत्पन्न करने का प्रबंधन कैसे करता है? प्रकृति ने बहुत चालाकी से काम लिया। वास्तव में मौजूद किसी भी वस्तु में आंतरिक संबंध होते हैं। मस्तिष्क इन कनेक्शनों को पहचानने और याद रखने में सक्षम है। क्या आपने कभी सोचा है कि वास्तव में एक व्यक्ति को अनेक इंद्रियों की आवश्यकता क्यों होती है? हम क्यों जानते हैं कि गंध को कैसे पकड़ना है, स्वाद महसूस करना है, किसी वस्तु को देखना है और उसे सुनना है (यदि यह ध्वनि उत्सर्जित करती है)? वास्तव में मौजूद वस्तु अंतरिक्ष में भौतिक और रासायनिक संकेतों का उत्सर्जन करती है। यह इससे परावर्तित या इसके द्वारा उत्सर्जित प्रकाश है, ये हवा के सभी प्रकार के कंपन हैं, वस्तु स्वाद ले सकती है, और इस वस्तु के अणु इससे दूर उड़ सकते हैं। यदि किसी व्यक्ति के पास केवल एक इंद्रिय अंग होता है, तो मस्तिष्क की स्मृति प्रणाली, जो कनेक्शन को ठीक करती है, कुछ भी याद नहीं रख पाएगी। लेकिन वस्तु से एक सामान्य सूचना क्षेत्र हमारे मस्तिष्क द्वारा कई घटकों में टूट जाता है। धारणा के विभिन्न चैनलों के माध्यम से सूचना मस्तिष्क में प्रवेश करती है। दृश्य विश्लेषक वस्तु की रूपरेखा बताता है (इसे एक सेब होने दें)। श्रवण विश्लेषक वस्तु द्वारा की गई ध्वनियों को मानता है: जब आप एक सेब में काटते हैं, तो एक विशेषता क्रंच सुनाई देती है। स्वाद विश्लेषक स्वाद को मानता है। नाक कई मीटर दूर पके सेब से निकलने वाले अणुओं को पकड़ने में सक्षम है। किसी वस्तु के बारे में कुछ जानकारी हाथों (स्पर्श) के माध्यम से मस्तिष्क में प्रवेश कर सकती है। वस्तु के बारे में जानकारी को भागों में तोड़ने के परिणामस्वरूप, मस्तिष्क कनेक्शन बनाने में सक्षम होता है। और ये संबंध स्वाभाविक रूप से बनते हैं। एक समय में जो कुछ भी चेतना में है, वह जुड़ा हुआ है, अर्थात् याद किया जाता है। नतीजतन, जब हम सेब का अध्ययन करते हैं, जब हम इसकी जांच करते हैं, इसे अपने हाथों में घुमाते हैं, इसका स्वाद लेते हैं, मस्तिष्क इस प्राकृतिक वस्तु की विभिन्न विशेषताओं को अलग करता है और स्वचालित रूप से उनके बीच संबंध बनाता है। किसी भी विशेषता को अपने आप में याद नहीं किया जाता है। केवल कनेक्शन याद किए जाते हैं। बाद में, जब हमारी नाक सेब की गंध को सूँघती है - अर्थात, एक उत्तेजना मस्तिष्क में प्रवेश करती है - पहले से बने कनेक्शन काम करेंगे और मस्तिष्क हमारी चेतना में इस वस्तु की अन्य विशेषताओं का निर्माण करेगा। हम एक सेब की समग्र छवि को याद करेंगे। प्राकृतिक संस्मरण का तंत्र इतना स्पष्ट है कि इसके बारे में बात करना भी अजीब है। याद रखने का यह तरीका हमें अपने आस-पास की दुनिया की वस्तुओं को उनके बारे में जानकारी के केवल एक छोटे से हिस्से से पहचानने का अवसर देता है।

सूचना प्रसारण के सिद्धांत और मस्तिष्क के संरचनात्मक संगठन

योजना

परिचय

सूचना प्रसारण के सिद्धांत और मस्तिष्क के संरचनात्मक संगठन

सरल तंत्रिका तंत्र में अंतर्संबंध

जटिल तंत्रिका नेटवर्क और उच्च मस्तिष्क कार्य

रेटिनल संरचना

न्यूरॉन्स की छवियां और कनेक्शन

सेल बॉडी, डेंड्राइट्स अक्षतंतु

न्यूरॉन्स की पहचान करने और उनके कनेक्शन का पता लगाने के तरीके। मस्तिष्क के तंत्रिका तत्व

कार्य के अनुसार कोशिकाओं को समूहित करना

सेल उपप्रकार और कार्य

अभिसरण और संबंधों का विचलन

साहित्य

परिचय

"तंत्रिका विज्ञान" और "तंत्रिका विज्ञान" शब्द 1960 के दशक में उपयोग में आए, जब स्टीफन कफलर ने हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में पहला संकाय बनाया, जिसमें फिजियोलॉजिस्ट, एनाटोमिस्ट और बायोकेमिस्ट थे। एक साथ काम करते हुए, उन्होंने तंत्रिका तंत्र के कामकाज और विकास की समस्याओं को हल किया, मस्तिष्क के आणविक तंत्र की जांच की।

केंद्रीय तंत्रिका तंत्र कोशिकाओं का लगातार काम करने वाला समूह है जो लगातार जानकारी प्राप्त करता है, उसका विश्लेषण करता है, उसे संसाधित करता है और निर्णय लेता है। मस्तिष्क भी नेतृत्व करने में सक्षम है और चलने, निगलने या गायन के लिए समन्वित, कुशल मांसपेशियों के संकुचन का उत्पादन करता है। व्यवहार के कई पहलुओं के नियमन के लिए और पूरे शरीर के प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष नियंत्रण के लिए, तंत्रिका तंत्र में तंत्रिका कोशिकाओं (न्यूरॉन्स) द्वारा प्रदान की जाने वाली संचार लाइनों की एक बड़ी संख्या होती है। न्यूरॉन्स मस्तिष्क की मूल इकाई या बिल्डिंग ब्लॉक हैं।

सरल तंत्रिका तंत्र में अंतर्संबंध

सरल रिफ्लेक्सिस के कार्यान्वयन के दौरान होने वाली घटनाओं का पता लगाया जा सकता है और उनका विस्तार से विश्लेषण किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, जब घुटने के स्नायुबंधन को एक छोटे से हथौड़े से मारा जाता है, तो जांघ की मांसपेशियों और कण्डराओं में खिंचाव होता है और विद्युत आवेग संवेदी तंत्रिका तंतुओं के साथ रीढ़ की हड्डी में भेजे जाते हैं, जहां मोटर कोशिकाएं उत्तेजित होती हैं, आवेग पैदा करती हैं और मांसपेशियों के संकुचन को सक्रिय करती हैं। अंतिम परिणाम घुटने के जोड़ पर पैर को सीधा करना है। अंगों की गतिविधियों को नियंत्रित करने वाले मांसपेशियों के संकुचन को विनियमित करने के लिए इस तरह के सरलीकृत आरेख बहुत महत्वपूर्ण हैं। ऐसे सरल प्रतिवर्त में, जिसमें एक उद्दीपन एक विशिष्ट निकास की ओर ले जाता है, केवल दो प्रकार की कोशिकाओं के संकेतों और अंतःक्रियाओं की भूमिका का सफलतापूर्वक विश्लेषण किया जा सकता है।

जटिल तंत्रिका नेटवर्क और उच्च मस्तिष्क कार्य

यह विश्लेषण करना कि न्यूरॉन्स जटिल मार्गों में कैसे इंटरैक्ट करते हैं, जिसमें सचमुच लाखों न्यूरॉन्स शामिल होते हैं, सरल प्रतिबिंबों का विश्लेषण करने से कहीं अधिक कठिन होता है। पुनः-

ध्वनि, स्पर्श, गंध, या एक दृश्य छवि की धारणा के दौरान मस्तिष्क को सूचना के संचरण के लिए न्यूरॉन के बाद न्यूरॉन की क्रमिक भागीदारी की आवश्यकता होती है, जैसे कि एक साधारण स्वैच्छिक आंदोलन करते समय। न्यूरॉन्स की बातचीत और नेटवर्क की संरचना के विश्लेषण में एक गंभीर समस्या तंत्रिका कोशिकाओं की घनी पैकिंग, उनके अंतर्संबंधों की जटिलता और सेल प्रकारों की प्रचुरता से उत्पन्न होती है। मस्तिष्क यकृत की तरह नहीं है, जो एक ही कोशिका आबादी से बना है। यदि आपने पता लगाया है कि लीवर का एक क्षेत्र कैसे काम करता है, तो आप सामान्य रूप से लीवर के बारे में बहुत कुछ जानते हैं। हालांकि, सेरिबैलम के बारे में जानने से आपको इस बारे में कुछ नहीं पता चलेगा कि रेटिना या केंद्रीय तंत्रिका तंत्र का कोई अन्य हिस्सा कैसे काम करता है।

तंत्रिका तंत्र की विशाल जटिलता के बावजूद, अब कई तरीकों का विश्लेषण करना संभव है जिसमें न्यूरॉन्स धारणा में बातचीत करते हैं। उदाहरण के लिए, आंख से मस्तिष्क के रास्ते में न्यूरॉन्स की गतिविधि को रिकॉर्ड करके, पहले उन कोशिकाओं में संकेतों का पता लगाना संभव है जो विशेष रूप से प्रकाश का जवाब देते हैं, और फिर, क्रमिक स्विचिंग के माध्यम से कदम दर कदम, उच्च केंद्रों तक दिमाग।

दृश्य प्रणाली की एक दिलचस्प विशेषता रंग तीव्रता की एक विशाल श्रृंखला में विपरीत छवियों, रंगों और आंदोलनों को उजागर करने की क्षमता है। जैसे ही आप इस पृष्ठ को पढ़ते हैं, आंखों के भीतर संकेत काले अक्षरों को एक मंद कमरे या तेज धूप में एक सफेद पृष्ठ पर खड़े होने का अवसर प्रदान करते हैं। मस्तिष्क में विशिष्ट कनेक्शन एक ही चित्र बनाते हैं, भले ही दोनों आंखें अलग-अलग हों और बाहरी दुनिया के विभिन्न क्षेत्रों को स्कैन करें। इसके अलावा, छवि की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए तंत्र हैं (हालांकि हमारी आंखें लगातार चलती रहती हैं) और पृष्ठ की दूरी के बारे में सटीक जानकारी प्रदान करने के लिए।

तंत्रिका कोशिकाओं के कनेक्शन ऐसी घटनाएं कैसे प्रदान करते हैं? इस तथ्य के बावजूद कि हम अभी तक एक पूर्ण स्पष्टीकरण प्रदान करने में सक्षम नहीं हैं, अब इस बारे में बहुत कुछ जाना जाता है कि आंखों में सरल तंत्रिका नेटवर्क द्वारा और मस्तिष्क में स्विचिंग के प्रारंभिक चरणों के दौरान दृष्टि के ये गुण कैसे प्रदान किए जाते हैं। बेशक, कई सवाल बने रहते हैं कि न्यूरोनल गुणों और व्यवहार के बीच क्या संबंध हैं। इसलिए, किसी पृष्ठ को पढ़ने के लिए, आपको शरीर, सिर और हाथों की एक निश्चित स्थिति बनाए रखनी चाहिए। इसके अलावा, मस्तिष्क को नेत्रगोलक के निरंतर जलयोजन, सांस लेने की गति और कई अन्य अनैच्छिक और अनियंत्रित कार्यों को सुनिश्चित करना चाहिए।

रेटिना का कार्य तंत्रिका तंत्र के बुनियादी सिद्धांतों का एक अच्छा उदाहरण है।

चावल। 1.1. ऑप्टिक तंत्रिका और ऑप्टिक पथ के माध्यम से आंख से मस्तिष्क तक पथ।

रेटिनल संरचना

दृश्य दुनिया का विश्लेषण रेटिना से आने वाली जानकारी पर निर्भर करता है, जहां प्रसंस्करण का पहला चरण होता है, जो हमारी धारणा की सीमा निर्धारित करता है। अंजीर में। 1.1 आँख से मस्तिष्क के उच्च केंद्रों तक का रास्ता दिखाता है। रेटिना तक पहुंचने वाली छवि उलटी होती है, लेकिन अन्य सभी मामलों में बाहरी दुनिया के एक वास्तविक दृश्य का प्रतिनिधित्व करती है। यह चित्र रेटिना में उत्पन्न होने वाले विद्युत संकेतों के माध्यम से हमारे मस्तिष्क तक कैसे पहुँचाया जा सकता है और फिर ऑप्टिक नसों के साथ यात्रा करता है?

न्यूरॉन्स की छवियां और कनेक्शन

अंजीर में। 1.2 विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं और रेटिना में उनके स्थान को दर्शाता है। आंख में प्रवेश करने वाला प्रकाश पारदर्शी कोशिकाओं की परतों से होकर गुजरता है और फोटोरिसेप्टर तक पहुंचता है। ऑप्टिक तंत्रिका के तंतुओं के साथ आंख से प्रेषित संकेत ही एकमात्र सूचना संकेत हैं जिन पर हमारी दृष्टि आधारित है।

रेटिना के माध्यम से सूचना प्रवाह की योजना (चित्र। 1.2A) 19 वीं शताब्दी के अंत में सैंटियागो रामोन वाई काजलेम1 द्वारा प्रस्तावित की गई थी। वह तंत्रिका तंत्र के महानतम शोधकर्ताओं में से एक थे और उन्होंने विभिन्न प्रकार के जानवरों पर प्रयोग किए। उन्होंने एक महत्वपूर्ण सामान्यीकरण किया कि न्यूरॉन्स का आकार और स्थान, साथ ही उत्पत्ति का क्षेत्र और नेटवर्क में न्यूरोनल संकेतों का अंतिम लक्ष्य, तंत्रिका तंत्र के कामकाज के बारे में आवश्यक जानकारी प्रदान करते हैं।

अंजीर में। 1.2 स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (CNS) के अन्य भागों की तरह, रेटिना में कोशिकाएं बहुत घनी रूप से भरी हुई हैं। शुरुआत में, अलग-अलग तंत्रिका कोशिकाओं को देखने के लिए आकृति विज्ञानियों को तंत्रिका ऊतक को अलग करना पड़ा। कोशिकाओं के आकार और कनेक्शन की जांच करने के लिए सभी न्यूरॉन्स को दागने वाले तरीके व्यावहारिक रूप से बेकार हैं, क्योंकि रेटिना जैसी संरचनाएं आपस में जुड़ी कोशिकाओं और प्रक्रियाओं के एक काले पैच की तरह दिखती हैं। अंजीर में इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ। 1.3 से पता चलता है कि न्यूरॉन्स और सहायक कोशिकाओं के आसपास का बाह्य स्थान केवल 25 नैनोमीटर चौड़ा है। रेमन वाई काजल के अधिकांश चित्र गोल्गी स्टेनिंग विधि का उपयोग करके बनाए गए थे, जो एक अज्ञात तंत्र का उपयोग करके, पूरी आबादी से केवल कुछ यादृच्छिक न्यूरॉन्स को दाग देता है, लेकिन ये कुछ न्यूरॉन्स पूरी तरह से दागदार होते हैं।

चावल। 1.2. स्तनधारियों के रेटिना में कोशिकाओं की संरचना और जुड़ाव। (ए) रेमन-ए-काजल के अनुसार रिसेप्टर से ऑप्टिक तंत्रिका तक सिग्नल की दिशा की योजना। (बी) रेटिना सेलुलर तत्वों का रेमन-ए-काजल वितरण। (सी) मानव रेटिना की छड़ और शंकु के चित्र।

चावल। 1.3. बंदर के रेटिना में न्यूरॉन्स की सघन पैकिंग। एक छड़ (R) और एक शंकु (C) अंकित हैं।

चित्र में आरेख। 1.2 रेटिना में न्यूरॉन्स की व्यवस्थित व्यवस्था के सिद्धांत को दर्शाता है। आसानी से फोटोरिसेप्टर, द्विध्रुवी और नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं के बीच अंतर करें। संचरण की दिशा इनपुट से आउटपुट तक, फोटोरिसेप्टर से नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं तक होती है। इसके अलावा, दो अन्य प्रकार की कोशिकाएं, क्षैतिज और अमैक्रिन, बांड बनाती हैं जो विभिन्न मार्गों को जोड़ती हैं। रेमन-वाई-काजल के चित्रों में मौजूद तंत्रिका विज्ञान के लक्ष्यों में से एक यह समझना है कि प्रत्येक कोशिका उस दुनिया की तस्वीर बनाने में कैसे भाग लेती है जिसे हम देखते हैं।

कोशिका शरीर, डेंड्राइट, अक्षतंतु

अंजीर में दिखाया गया नाड़ीग्रन्थि सेल। 1.4 केंद्रीय और परिधीय तंत्रिका तंत्र के सभी न्यूरॉन्स में निहित तंत्रिका कोशिकाओं की संरचनात्मक विशेषताओं को दर्शाता है। कोशिका शरीर में सभी कोशिकाओं के लिए सामान्य नाभिक और अन्य इंट्रासेल्युलर ऑर्गेनेल होते हैं। लंबी प्रक्रिया जो कोशिका शरीर को छोड़ती है और लक्ष्य कोशिका के साथ संबंध बनाती है उसे अक्षतंतु कहा जाता है। डेंड्राइट, सेल बॉडी और एक्सॉन शब्द उन प्रक्रियाओं पर लागू होते हैं जिन पर आने वाले फाइबर संपर्क बनाते हैं जो उत्तेजना या अवरोध के लिए प्राप्त स्टेशनों के रूप में कार्य करते हैं। नाड़ीग्रन्थि सेल के अलावा, अंजीर। 1.4 अन्य प्रकार के न्यूरॉन्स को दर्शाता है। न्यूरॉन की संरचना का वर्णन करने के लिए शब्द, विशेष रूप से डेंड्राइट्स, कुछ हद तक विवादास्पद हैं, लेकिन, फिर भी, वे सुविधाजनक और व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

सभी न्यूरॉन्स अंजीर में दिखाए गए सरल कोशिका संरचना के अनुरूप नहीं हैं। 1.4. कुछ न्यूरॉन्स में अक्षतंतु की कमी होती है; दूसरों के पास अक्षतंतु होते हैं जिन पर संबंध बनाना होता है। ऐसी कोशिकाएं हैं जिनके डेंड्राइट आवेगों का संचालन कर सकते हैं और लक्ष्य कोशिकाओं के साथ बंधन बना सकते हैं। यदि एक नाड़ीग्रन्थि कोशिका डेंड्राइट, एक शरीर और एक अक्षतंतु के साथ एक मानक न्यूरॉन के पैटर्न में फिट बैठती है, तो अन्य कोशिकाएं उस मानक के अनुरूप नहीं होती हैं। उदाहरण के लिए, फोटोरिसेप्टर (चित्र 1.2C) में कोई स्पष्ट डेन्ड्राइट नहीं होते हैं। फोटोरिसेप्टर की गतिविधि अन्य न्यूरॉन्स के कारण नहीं होती है, बल्कि बाहरी उत्तेजना, प्रकाश द्वारा सक्रिय होती है। रेटिना में एक और अपवाद फोटोरिसेप्टर में अक्षतंतु की कमी है।

न्यूरॉन्स की पहचान करने और उनके कनेक्शन का पता लगाने के तरीके

यद्यपि गोल्गी तकनीक अभी भी व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, कई नए दृष्टिकोणों ने न्यूरॉन्स और सिनैप्टिक कनेक्शन की कार्यात्मक पहचान की सुविधा प्रदान की है। पूरे न्यूरॉन को दागने वाले अणुओं को एक माइक्रोपिपेट के माध्यम से इंजेक्ट किया जा सकता है जो एक साथ एक विद्युत संकेत को रिकॉर्ड करता है। ल्यूसिफर येलो जैसे फ्लोरोसेंट मार्कर आपको एक जीवित कोशिका में सबसे पतली प्रक्रियाओं को देखने की अनुमति देते हैं। हॉर्सरैडिश पेरोक्सीडेज (एचआरपी) एंजाइम या बायोसाइटिन जैसे इंट्रासेल्युलर मार्करों को पेश किया जा सकता है; एक बार तय हो जाने पर, वे एक घने उत्पाद बनाते हैं या फ्लोरोसेंट रोशनी में चमकते हैं। न्यूरॉन्स को हॉर्सरैडिश पेरोक्सीडेज और बाह्य अनुप्रयोग के साथ दाग दिया जा सकता है; एंजाइम को पकड़ लिया जाता है और कोशिका शरीर में ले जाया जाता है। फ्लोरोसेंट कार्बोसायनिन रंग, जब न्यूरॉन झिल्ली के संपर्क में होते हैं, तो पूरी कोशिका की सतह पर घुल जाते हैं और फैल जाते हैं।

चावल। 1.4. न्यूरॉन्स के आकार और आकार।

चावल। 1.5. एंजाइम फॉस्फोकाइनेज सी के लिए एंटीबॉडी के साथ दागे गए द्विध्रुवीय कोशिकाओं का एक समूह। केवल एंजाइम युक्त कोशिकाओं को दाग दिया जाता है।

तंत्रिका तंत्र के एक भाग से दूसरे भाग में अक्षतंतु के मार्ग का पता लगाने के लिए ये तकनीकें बहुत महत्वपूर्ण हैं।

एंटीबॉडी का उपयोग विशिष्ट न्यूरॉन्स, डेंड्राइट्स और सिनेप्स का वर्णन करने के लिए चुनिंदा इंट्रासेल्युलर या झिल्ली घटकों को लेबल करके किया जाता है। ओण्टोजेनेसिस में तंत्रिका कोशिकाओं के प्रवास और भेदभाव का पता लगाने के लिए एंटीबॉडी का सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है। न्यूरॉन्स का वर्णन करने के लिए एक अतिरिक्त दृष्टिकोण संकरण है बगल में:विशेष रूप से लेबल किए गए जांच न्यूरॉन एमआरएनए को चिह्नित करते हैं जो एक चैनल, रिसेप्टर, ट्रांसमीटर, या संरचनात्मक तत्व के संश्लेषण के लिए कोड होते हैं।

मस्तिष्क के तंत्रिका तत्व

ग्लियालकोशिकाएं। न्यूरॉन्स के विपरीत, उनके पास अक्षतंतु या डेंड्राइट नहीं होते हैं और वे सीधे तंत्रिका कोशिकाओं से जुड़े नहीं होते हैं। तंत्रिका तंत्र में बहुत सारी ग्लियाल कोशिकाएं होती हैं। वे कई अलग-अलग सिग्नल ट्रांसमिशन कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, रेटिना नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं के अक्षतंतु, जो ऑप्टिक तंत्रिका का निर्माण करते हैं, बहुत जल्दी आवेगों का संचालन करते हैं क्योंकि वे माइलिन नामक एक इन्सुलेट लिपिड म्यान से घिरे होते हैं। माइलिन का निर्माण ग्लियल कोशिकाओं द्वारा होता है जो ओटोजेनेटिक विकास के दौरान अक्षतंतु के चारों ओर लपेटते हैं। रेटिना की ग्लियाल कोशिकाओं को मुलेरियन कोशिका के रूप में जाना जाता है।

कार्य के अनुसार कोशिकाओं को समूहित करना

रेटिना का एक उल्लेखनीय गुण कार्य के अनुसार कोशिकाओं की व्यवस्था है। फोटोरिसेप्टर, क्षैतिज, द्विध्रुवी, अमैक्रिन और नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं के कोशिका शरीर अलग-अलग परतों में व्यवस्थित होते हैं। यह परत पूरे मस्तिष्क में पाई जाती है। उदाहरण के लिए, वह संरचना जिसमें ऑप्टिक तंत्रिका अंत के तंतु (पार्श्व जीनिकुलेट बॉडी) में कोशिकाओं की 6 परतें होती हैं जिन्हें नग्न आंखों से भी भेद करना आसान होता है। तंत्रिका तंत्र के कई क्षेत्रों में, समान कार्यों वाली कोशिकाओं को अलग-अलग गोलाकार संरचनाओं में वर्गीकृत किया जाता है जिन्हें नाभिक (कोशिका नाभिक के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए) या गैन्ग्लिया (रेटिनल गैंग्लियन कोशिकाओं के साथ भ्रमित नहीं होना) के रूप में जाना जाता है।

सेल उपप्रकार और कार्य

कई अलग-अलग प्रकार के नाड़ीग्रन्थि, क्षैतिज, द्विध्रुवी और अमैक्रिन कोशिकाएं हैं, जिनमें से प्रत्येक में विशिष्ट आकृति विज्ञान, न्यूरोट्रांसमीटर विशिष्टता और शारीरिक गुण हैं। उदाहरण के लिए, फोटोरिसेप्टर को दो आसानी से अलग-अलग वर्गों में विभाजित किया जाता है - छड़ और शंकु - जो विभिन्न कार्य करते हैं। लम्बी छड़ें प्रकाश में थोड़े से परिवर्तन के प्रति अत्यंत संवेदनशील होती हैं। जैसा कि आप इस पृष्ठ को पढ़ते हैं, परिवेश प्रकाश उन छड़ियों के लिए बहुत उज्ज्वल है जो अंधेरे की लंबी अवधि के बाद केवल कम रोशनी में काम करती हैं। शंकु उज्ज्वल प्रकाश में दृश्य उत्तेजनाओं का जवाब देते हैं। इसके अलावा, शंकु को आगे फोटोरिसेप्टर उपप्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है जो लाल, हरे या नीले रंग के प्रति संवेदनशील होते हैं। अमैक्रिन कोशिकाएं सेलुलर विविधता का एक महत्वपूर्ण उदाहरण हैं: संरचनात्मक और शारीरिक मानदंडों के अनुसार 20 से अधिक प्रकारों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है।

इस प्रकार, रेटिना आधुनिक तंत्रिका विज्ञान की सबसे गहरी समस्याओं को दर्शाती है। यह ज्ञात नहीं है कि इतने प्रकार के अमैक्रिन कोशिकाओं की आवश्यकता क्यों है और इनमें से प्रत्येक प्रकार की कोशिकाएँ क्या विभिन्न कार्य करती हैं। यह महसूस करना दुखद है कि केंद्रीय, परिधीय और आंत के तंत्रिका तंत्र में तंत्रिका कोशिकाओं के विशाल बहुमत का कार्य अज्ञात है। साथ ही, यह अज्ञानता बताती है कि रोबोटिक दिमाग के कई बुनियादी सिद्धांत अभी तक समझ में नहीं आए हैं।

अभिसरण और संबंधों का विचलन

उदाहरण के लिए, रिसेप्टर्स से नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं के रास्ते में शामिल कोशिकाओं की संख्या में भारी कमी आई है। 100 मिलियन से अधिक रिसेप्टर्स के आउटपुट 1 मिलियन गैंग्लियन कोशिकाओं में परिवर्तित होते हैं, जिनमें से अक्षतंतु ऑप्टिक तंत्रिका बनाते हैं। इस प्रकार, कई (लेकिन सभी नहीं) नाड़ीग्रन्थि कोशिकाएं बड़ी संख्या में फोटोरिसेप्टर (अभिसरण) से इंटरकैलेरी कोशिकाओं के माध्यम से इनपुट प्राप्त करती हैं। बदले में, एक नाड़ीग्रन्थि कोशिका गहन रूप से शाखाएँ बनाती है और कई लक्ष्य कोशिकाओं पर समाप्त होती है।

इसके अलावा, सरलीकृत आरेख के विपरीत, तीरों को एक ही परत (पार्श्व कनेक्शन) और यहां तक ​​​​कि विपरीत दिशाओं में कोशिकाओं के बीच बातचीत को इंगित करने के लिए पक्षों को इंगित करना चाहिए - उदाहरण के लिए, क्षैतिज कोशिकाओं से फोटोरिसेप्टर (वापसी कनेक्शन) तक वापस। इस तरह के अभिसरण, विचलन, पार्श्व और आवर्तक प्रभाव पूरे तंत्रिका तंत्र में अधिकांश तंत्रिका मार्गों के स्थायी गुण हैं। इस प्रकार, सरल चरण-दर-चरण सिग्नल प्रोसेसिंग समानांतर और रिवर्स इंटरैक्शन से बाधित होती है।

न्यूरॉन्स के सेलुलर और आणविक जीव विज्ञान

शरीर में अन्य प्रकार की कोशिकाओं की तरह, न्यूरॉन्स में चयापचय गतिविधि, झिल्ली प्रोटीन के संश्लेषण (उदाहरण के लिए, आयन चैनलों और रिसेप्टर्स के प्रोटीन) के सेलुलर तंत्र पूरी तरह से होते हैं। इसके अलावा, आयन चैनलों और रिसेप्टर्स के प्रोटीन को लक्षित तरीके से कोशिका झिल्ली में स्थानीयकरण साइटों तक पहुँचाया जाता है। सोडियम या पोटेशियम के लिए विशिष्ट चैनल असतत समूहों (समूहों) में नाड़ीग्रन्थि कोशिका अक्षतंतु की झिल्ली पर स्थित होते हैं। ये चैनल पीडी की शुरुआत और संचालन में शामिल हैं।

फोटोरिसेप्टर, द्विध्रुवी कोशिकाओं और अन्य न्यूरॉन्स की प्रक्रियाओं द्वारा गठित प्रीसानेप्टिक टर्मिनलों में उनकी झिल्ली में विशिष्ट चैनल होते हैं जिसके माध्यम से कैल्शियम आयन गुजर सकते हैं। कैल्शियम प्रवेश न्यूरोट्रांसमीटर की रिहाई को ट्रिगर करता है। प्रत्येक प्रकार का न्यूरॉन एक विशिष्ट प्रकार के न्यूरोट्रांसमीटर को संश्लेषित, संग्रहीत और जारी करता है। कई अन्य झिल्ली प्रोटीनों के विपरीत, विशिष्ट मध्यस्थों के लिए रिसेप्टर्स सटीक रूप से परिभाषित स्थानों में स्थित होते हैं - पोस्टसिनेप्टिक झिल्ली। झिल्ली के प्रोटीनों में पंप प्रोटीन या परिवहन प्रोटीन भी ज्ञात हैं, जिनकी भूमिका कोशिका की आंतरिक सामग्री की स्थिरता बनाए रखना है।

शरीर में तंत्रिका कोशिकाओं और अन्य प्रकार की कोशिकाओं के बीच मुख्य अंतर एक लंबी अक्षतंतु की उपस्थिति है। चूंकि अक्षतंतु में प्रोटीन संश्लेषण के लिए जैव रासायनिक "रसोई" नहीं होता है, इसलिए सभी प्रमुख अणुओं को अक्षीय परिवहन नामक प्रक्रिया का उपयोग करके टर्मिनलों तक पहुंचाया जाना चाहिए, अक्सर बहुत लंबी दूरी पर। संरचना और कार्य को बनाए रखने के लिए आवश्यक सभी अणु, साथ ही आणविक झिल्ली चैनल, इस तरह से कोशिका शरीर से यात्रा करते हैं। इसी तरह, टर्मिनल झिल्ली द्वारा पकड़े गए अणु अक्षीय परिवहन का उपयोग करके कोशिका शरीर में वापस आ जाते हैं।

न्यूरॉन्स अधिकांश कोशिकाओं से भिन्न होते हैं, इसमें कुछ अपवादों के साथ, वे विभाजित नहीं हो सकते हैं। इसका मतलब है कि वयस्क जानवरों में, मृत न्यूरॉन्स को प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है।

तंत्रिका तंत्र के विकास का विनियमन

रेटिना जैसी संरचना का उच्च स्तर का संगठन नई समस्याएं उत्पन्न करता है। यदि कंप्यूटर बनाने के लिए मानव मस्तिष्क की आवश्यकता होती है, तो विकास और उसके कनेक्शन स्थापित करने के दौरान कोई भी मस्तिष्क को नियंत्रित नहीं करता है। यह अभी भी एक रहस्य है कि मस्तिष्क के कुछ हिस्सों की सही "संयोजन" कैसे अपने अद्वितीय गुणों के उद्भव की ओर ले जाती है।

परिपक्व रेटिना में, प्रत्येक प्रकार की कोशिका संबंधित परत या उपपरत में स्थित होती है और संबंधित लक्ष्य कोशिकाओं के साथ कड़ाई से परिभाषित संबंध बनाती है। ऐसा उपकरण उचित कामकाज के लिए एक शर्त है। उदाहरण के लिए, सामान्य नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं को विकसित करने के लिए, एक पूर्वज कोशिका को विभाजित होना चाहिए, एक विशिष्ट स्थान पर माइग्रेट करना चाहिए, एक विशिष्ट आकार में अंतर करना चाहिए, और विशिष्ट अन्तर्ग्रथनी कनेक्शन बनाना चाहिए।

इस कोशिका के अक्षतंतु को सिनैप्टिक स्विचिंग की अगली कड़ी में काफी दूरी (ऑप्टिक तंत्रिका) के माध्यम से लक्ष्य कोशिकाओं की एक निश्चित परत मिलनी चाहिए। तंत्रिका तंत्र के सभी हिस्सों में समान प्रक्रियाएं होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप विशिष्ट कार्यों के साथ जटिल संरचनाएं बनती हैं।

रेटिना जैसी जटिल संरचनाओं के निर्माण के तंत्र का अध्ययन आधुनिक न्यूरोबायोलॉजी की प्रमुख समस्याओं में से एक है। यह समझना कि व्यक्तिगत विकास (ओंटोजेनेसिस) के दौरान न्यूरॉन्स के जटिल अंतर्संबंध कैसे बनते हैं, मस्तिष्क के कार्यात्मक विकारों के गुणों और उत्पत्ति का वर्णन करने में मदद कर सकते हैं। कुछ अणु विभेदीकरण, वृद्धि, प्रवास, अन्तर्ग्रथन और न्यूरोनल उत्तरजीविता में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं। ऐसे अणुओं का अधिक से अधिक बार वर्णन किया जा रहा है। दिलचस्प बात यह है कि विद्युत संकेत आणविक संकेतों को नियंत्रित करते हैं जो अक्षतंतु वृद्धि और बंधन गठन को गति प्रदान करते हैं। गतिविधि कनेक्शन का एक पैटर्न स्थापित करने में एक भूमिका निभाती है।

आनुवंशिक दृष्टिकोण उन जीनों की पहचान की अनुमति देते हैं जो पूरे अंगों, जैसे कि पूरी आंख के भेदभाव को नियंत्रित करते हैं। गोइंग और सहकर्मियों ने जीन अभिव्यक्ति की जांच की अंधाफल मक्खी द्वारा ड्रोसोफिला,जो आंखों के विकास को नियंत्रित करता है। इस जीन को जीनोम से हटाने से आंखों का विकास नहीं होता है। चूहों और मनुष्यों में समजातीय जीन (जिन्हें के रूप में जाना जाता है) छोटी आँखतथा अनिरिडिया)संरचना में समान हैं। यदि समजातीय जीन अंधाजब स्तनधारियों को कृत्रिम रूप से शामिल किया जाता है और मक्खी में व्यक्त किया जाता है, तो यह जानवर एंटीना, पंखों और पैरों पर अतिरिक्त (संरचना में मक्खी) आंखें विकसित करता है। इससे पता चलता है कि यह जीन कीड़ों और स्तनधारियों की आंखों की पूरी तरह से अलग संरचनाओं और गुणों के बावजूद, उसी तरह एक मक्खी या चूहे में आंखों के गठन को नियंत्रित करता है।

चोट के बाद तंत्रिका तंत्र का पुनर्जनन

तंत्रिका तंत्र न केवल विकास के दौरान कनेक्शन स्थापित करता है, बल्कि क्षति के बाद कुछ कनेक्शन बहाल कर सकता है (आपका कंप्यूटर ऐसा नहीं कर सकता)। उदाहरण के लिए, हाथ में अक्षतंतु चोट के बाद अंकुरित हो सकते हैं और संबंध बना सकते हैं; हाथ फिर से हिल सकता है और स्पर्श को महसूस कर सकता है। इसी तरह, एक मेंढक, मछली या अकशेरुकी जानवर में, तंत्रिका तंत्र को नुकसान के बाद, अक्षीय उत्थान और कार्य की बहाली देखी जाती है। मेंढक या मछली में ऑप्टिक तंत्रिका काटने के बाद, तंतु फिर से बढ़ते हैं और जानवर देख सकता है। हालांकि, यह क्षमता वयस्क कशेरुकियों के केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में निहित नहीं है - वे पुन: उत्पन्न नहीं होते हैं। तंत्रिका तंत्र के कामकाज के लिए पुनर्जनन और उनके जैविक महत्व को अवरुद्ध करने वाले आणविक संकेत अज्ञात हैं।

निष्कर्ष

न्यूरॉन्स एक दूसरे से कड़ाई से परिभाषित तरीके से जुड़े हुए हैं।

कोशिका से कोशिका तक सूचना सिनैप्स के माध्यम से प्रेषित की जाती है।

अपेक्षाकृत सरल प्रणालियों में, जैसे कि आंख की रेटिना, सभी कनेक्शनों का पता लगाया जा सकता है और अंतरकोशिकीय संकेतों का अर्थ समझा जा सकता है।

मस्तिष्क की तंत्रिका कोशिकाएं धारणा के भौतिक तत्व हैं।

न्यूरॉन्स में सिग्नल अत्यधिक स्टीरियोटाइप होते हैं और सभी जानवरों के लिए समान होते हैं।

दोषरहित ऐक्शन पोटेंशिअल लंबी दूरी की यात्रा कर सकते हैं।

स्थानीय क्रमिक क्षमताएं न्यूरॉन्स के निष्क्रिय विद्युत गुणों पर निर्भर करती हैं और केवल कम दूरी पर फैलती हैं।

तंत्रिका कोशिकाओं की विशेष संरचना के लिए प्रोटीन और ऑर्गेनेल के अक्षीय परिवहन के लिए और कोशिका शरीर के लिए एक विशेष तंत्र की आवश्यकता होती है।

व्यक्तिगत विकास के दौरान, न्यूरॉन्स अपने अंतिम स्थान पर चले जाते हैं और लक्ष्य के साथ संबंध स्थापित करते हैं।

आण्विक संकेत अक्षीय वृद्धि को प्रेरित करते हैं।

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