Ուղեղում տեղեկատվության փոխանցում և ընդունում: Տեղեկատվության փոխանցում ընկալիչից դեպի ուղեղ: Հարաբերություններ պարզ նյարդային համակարգերում

Մարդու ուղեղի կազմը ներառում էկառուցվածքային և ֆունկցիոնալ փոխկապակցված նեյրոններ: Կաթնասունների այս օրգանը, կախված տեսակից, պարունակում է 100 միլիոնից մինչև 100 միլիարդ նեյրոն:

Կաթնասունների յուրաքանչյուր նեյրոն բաղկացած է բջջից՝ կառուցվածքի տարրական միավորից, դենդրիտներից (կարճ ընթացք) և աքսոնից (երկար գործընթաց): Տարրական կառուցվածքային միավորի մարմինը պարունակում է միջուկ և ցիտոպլազմա։

աքսոնհեռանում է բջջի մարմնից և հաճախ առաջանում է բազմաթիվ փոքր ճյուղեր՝ մինչև նյարդային վերջավորությունները հասնելը:

Դենդրիտներտարածվում է նյարդային բջջի մարմնից և ստանում հաղորդագրություններ նյարդային համակարգի այլ ստորաբաժանումներից:

սինապսներ- սրանք կոնտակտներ են, որտեղ մի նեյրոնը միանում է մյուսին: Դենդրիտները ծածկված են սինապսներով, որոնք ձևավորվում են համակարգի այլ կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ միավորների աքսոնների ծայրերով։

Մարդու ուղեղի բաղադրությունը կազմում է 86 միլիարդ նեյրոն, որը բաղկացած է 80%-ով ջրից և սպառում է ամբողջ օրգանիզմի համար նախատեսված թթվածնի մոտ 20%-ը, թեև դրա զանգվածը կազմում է մարմնի զանգվածի ընդամենը 2%-ը։

Ինչպես են ազդանշանները փոխանցվում ուղեղում

Երբ ֆունկցիոնալ համակարգի նեյրոնների միավորները ստանում և ուղարկում են հաղորդագրություններ, նրանք էլեկտրական ազդակներ են փոխանցում իրենց աքսոնների երկայնքով, որոնց երկարությունը կարող է տարբեր լինել մեկ սանտիմետրից մինչև մեկ մետր կամ ավելի: այն շատ բարդ է թվում:

Շատ աքսոններ ծածկված են միելինային բազմաշերտ պատյանով, որն արագացնում է էլեկտրական ազդանշանների փոխանցումը աքսոնի երկայնքով: Այս կեղևը ձևավորվում է գլիային կառուցվածքի մասնագիտացված տարրական միավորների օգնությամբ։ Կենտրոնական համակարգի օրգանում գլիաները կոչվում են օլիգոդենդրոցիտներ, իսկ ծայրամասային նյարդային համակարգում՝ Շվանի բջիջներ։ Ուղեղի կենտրոնը պարունակում է առնվազն տասն անգամ ավելի շատ գլիա, քան նյարդային համակարգի միավորները: Գլիան կատարում է բազմաթիվ գործառույթներ. Գլիայի արժեքը նեյրոններին սննդանյութերի տեղափոխման, մեռած նեյրոնների մի մասի մաքրման, վերամշակման մեջ:

Ազդանշաններ փոխանցելու համար ցանկացած կաթնասունի մարմնի համակարգի ֆունկցիոնալ միավորները միայնակ չեն աշխատում: Նյարդային շղթայում մեկ տարրական կառուցվածքային միավորի գործունեությունը ուղղակիորեն ազդում է շատ ուրիշների վրա: Հասկանալու համար, թե ինչպես են այս փոխազդեցությունները վերահսկում ուղեղի աշխատանքը, նյարդաբաններն ուսումնասիրում են նյարդային բջիջների միջև կապը և ինչպես են դրանք ուղեղում ազդանշաններ փոխանցում և ժամանակի ընթացքում փոխվում: Այս ուսումնասիրությունը կարող է գիտնականներին առաջնորդել ավելի լավ հասկանալու, թե ինչպես է նյարդային համակարգը զարգանում, ենթարկվում հիվանդությունների կամ վնասվածքների, և ուղեղի միացումների բնական ռիթմերը խաթարվում են: Պատկերման նոր տեխնոլոգիայի շնորհիվ գիտնականներն այժմ ավելի լավ են կարողանում պատկերացնել այն սխեմաները, որոնք կապում են մարդու ուղեղի շրջաններն ու կազմը:

Տեխնիկայի, մանրադիտակի և հաշվարկների առաջընթացը թույլ է տալիս գիտնականներին սկսել ավելի լավ, քան երբևէ կենդանիների առանձին նյարդային բջիջների միջև կապերի քարտեզագրումը:

Մանրամասն ուսումնասիրելով մարդու ուղեղի բաղադրությունը՝ գիտնականները կարող են լույս սփռել ուղեղի խանգարումների և նեյրոնային ցանցի զարգացման սխալների, այդ թվում՝ աուտիզմի և շիզոֆրենիայի վրա:

ՄԱՐԴՈՒ ԼՍՈՂՈՒԹՅԱՆ ՎԵՐԼՈՒԾՈՂԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐՆԵՐԸ

Մարդու լսողական անալիզատորի կառուցվածքը և գործունեությունը

Ամբողջ ձայնային տեղեկատվությունը, որը մարդը ստանում է արտաքին աշխարհից (դա ընդհանուրի մոտավորապես 25%-ն է), նա ճանաչում է լսողական համակարգի օգնությամբ։

Լսողական համակարգը տեղեկատվության մի տեսակ ստացող է և բաղկացած է լսողական համակարգի ծայրամասային և բարձր մասերից։

Լսողական համակարգի ծայրամասային հատվածը կատարում է հետևյալ գործառույթները.

- ձայնային ալեհավաք, որն ընդունում, տեղայնացնում, կենտրոնացնում և ուժեղացնում է ձայնային ազդանշանը.

- խոսափող;

- հաճախականության և ժամանակի անալիզատոր;

Անալոգային-թվային փոխարկիչ, որը փոխակերպում է անալոգային ազդանշանը երկուական նյարդային ազդակների:

Ծայրամասային լսողական համակարգը բաժանված է երեք մասի` արտաքին, միջին և ներքին ականջ:

Արտաքին ականջը բաղկացած է ականջի խոռոչից և լսողական խողովակից, որն ավարտվում է բարակ թաղանթով, որը կոչվում է թմբկաթաղանթ: Արտաքին ականջները և գլուխը արտաքին ակուստիկ ալեհավաքի բաղադրիչներն են, որոնք միացնում են (համապատասխանում) թմբկաթաղանթը արտաքին ձայնային դաշտի հետ: Արտաքին ականջների հիմնական գործառույթներն են երկակի (տարածական) ընկալումը, ձայնային աղբյուրի տեղայնացումը և ձայնային էներգիայի ուժեղացումը, հատկապես միջին և բարձր հաճախականություններում։

Աուրիկուլ 1 արտաքին ականջի շրջանում (նկ. 1.ա) ակուստիկ թրթռումները ուղղորդում է լսողական անցուղի. 2, ավարտվող թմբկաթաղանթով 5. Ակուստիկ ռեզոնատորի դերը կատարում է ականջի ջրանցքը մոտ 2,6 կՀց հաճախականությամբ, որը երեք անգամ բարձրացնում է ձայնային ճնշումը։ Հետևաբար, այս հաճախականության միջակայքում ձայնային ազդանշանը զգալիորեն ուժեղանում է, և այստեղ է, որ գտնվում է առավելագույն լսողության զգայունության շրջանը: Ձայնային ազդանշանը հետագայում ազդում է թմբկաթաղանթի վրա3.

Թմբկաթաղանթը 74 մկմ հաստությամբ բարակ թաղանթ է, ունի կոնի ձև՝ ուղղված դեպի միջին ականջը։ Այն սահման է կազմում միջին ականջի շրջանի հետ և այստեղ կապվում է մկանային-կմախքային լծակի մեխանիզմով՝ մալլեուսի տեսքով։ 4 իսկ կոճերը 5. Կոճի ցողունը հենվում է ձվաձեւ պատուհանի թաղանթի վրա 6 ներքին ականջը 7. Մուրճ-կոճ լծակ համակարգը թմբկաթաղանթի թրթռումների տրանսֆորմատոր է, որը մեծացնում է ձայնային ճնշումը օվալաձև պատուհանի մեմբրանի վրա միջին ականջի օդային միջավայրից էներգիայի առավելագույն վերադարձի համար, որը հաղորդակցվում է արտաքին միջավայրի հետ։ քիթ-կոկորդը 8, ներքին ականջի շրջանում 7՝ լցված չսեղմվող հեղուկով՝ պերիլիմֆով։

Միջին ականջը օդով լցված խոռոչ է, որը կապված է քթի խոռոչի հետ Էվստաքյան խողովակի միջոցով՝ մթնոլորտային ճնշումը հավասարեցնելու համար: Միջին ականջը կատարում է հետևյալ գործառույթները՝ օդային միջավայրի դիմադրությունը ներքին ականջի ականջի հեղուկ միջավայրի հետ համապատասխանեցնելը. պաշտպանություն բարձր ձայներից (ակուստիկ ռեֆլեքս); ուժեղացում (լծակային մեխանիզմ), որի շնորհիվ ներքին ականջին փոխանցվող ձայնային ճնշումը բարձրանում է գրեթե 38 դԲ-ով՝ համեմատած թմբկաթաղանթ մտնողի հետ։

Նկ.1. Լսողության օրգանի կառուցվածքը

Ներքին ականջի կառուցվածքը (ցուցված է ընդլայնված նկար 1.6-ում) շատ բարդ է և այստեղ քննարկվում է սխեմատիկորեն: Դրա խոռոչը 7-ը դեպի վերև ձգվող խողովակ է՝ ծալված 2,5 պտույտի մեջ՝ 3,5 սմ երկարությամբ կոխլեայի տեսքով, որին միանում են վեստիբուլյար ապարատի ալիքները՝ երեք օղակների տեսքով։ 9. Այս ամբողջ լաբիրինթոսը սահմանափակված է ոսկրային միջնապատով 10. Նկատի ունեցեք, որ խողովակի մուտքային մասում, բացի ձվաձեւ թաղանթից, կա պատուհանի կլոր թաղանթ. 11, կատարելով միջին և ներքին ականջի համապատասխանության օժանդակ գործառույթ:

Հիմնական թաղանթը գտնվում է կոխլեայի ողջ երկարությամբ 12 - ակուստիկ ազդանշանի անալիզատոր: Այն իրենից ներկայացնում է ճկուն կապանների նեղ ժապավեն (նկ. 1.6), որն ընդլայնվում է դեպի կոխլեայի վերին մասը։. Խաչաձեւ հատվածը (նկ. 1.գ) ցույց է տալիս հիմնական թաղանթը 12, ոսկրային (Reissner) թաղանթ 13, վեստիբուլյար ապարատի հեղուկ միջավայրը լսողական մասից ցանկապատելը. Հիմնական թաղանթի երկայնքով կան Կորտիի 14 օրգանի նյարդային մանրաթելերի վերջավորության շերտեր, որոնք միանում են շրջագծով: 15.

Հիմնական թաղանթը բաղկացած է մի քանի հազար լայնակի մանրաթելիցերկարությունը 32 մմ. Կորտիի օրգանը պարունակում է հատուկ լսողական ընկալիչներ- մազի բջիջներ. Կորտիի օրգանը լայնակիորեն բաղկացած է մեկ շարք ներքին մազային բջիջներից և երեք շարք արտաքին մազային բջիջներից։

Լսողական նյարդը ոլորված միջքաղաք է, որի միջուկը բաղկացած է թելերից, որոնք ձգվում են ականջի վերևից, իսկ արտաքին շերտերից՝ նրա ստորին հատվածներից։ Մտնելով ուղեղի ցողուն՝ նեյրոնները փոխազդում են տարբեր մակարդակների բջիջների հետ՝ բարձրանալով դեպի կեղև և անցնելով ճանապարհին, այնպես որ ձախ ականջից լսողական տեղեկատվությունը գնում է հիմնականում դեպի աջ կիսագունդ, որտեղ հիմնականում մշակվում է հուզական տեղեկատվությունը, իսկ աջ ականջից՝ ձախ կիսագունդը, որտեղ հիմնականում մշակվում է իմաստային տեղեկատվությունը։ Կեղևում լսողության հիմնական գոտիները գտնվում են ժամանակավոր շրջանում, երկու կիսագնդերի միջև կա մշտական ​​փոխազդեցություն։

Ձայնի փոխանցման ընդհանուր մեխանիզմը կարելի է պարզեցնել հետևյալ կերպ՝ ձայնային ալիքներն անցնում են ձայնային ալիքով և գրգռում են թմբկաթաղանթի թրթռումները։ Այդ թրթռումները միջին ականջի ոսկրային համակարգի միջոցով փոխանցվում են ձվաձեւ պատուհան, որը հեղուկը մղում է կոխլեայի վերին հատվածում։

Երբ օվալաձև պատուհանի թաղանթը թրթռում է ներքին ականջի հեղուկում, առաջանում են առաձգական թրթռումներ՝ շարժվելով հիմնական թաղանթի երկայնքով՝ կոխլեայի հիմքից մինչև դրա գագաթը։ Հիմնական թաղանթի կառուցվածքը նման է երկարությամբ տեղայնացված ռեզոնանսային հաճախականություններ ունեցող ռեզոնատորների համակարգի: Մեմբրանի հատվածները, որոնք գտնվում են կոխլեայի հիմքում, ռեզոնանսվում են ձայնային թրթռումների բարձր հաճախականության բաղադրամասերի հետ՝ առաջացնելով նրանց տատանումներ, միջիններն արձագանքում են միջին հաճախականությանը, իսկ վերին մոտ գտնվող հատվածները՝ ցածր հաճախականություններին: Լիմֆայի բարձր հաճախականության բաղադրիչները արագ քայքայվում են և չեն ազդում մեմբրանի հեռավոր մասերի վրա ի սկզբանե:

Մեմբրանի մակերեսին տեղայնացված ռեզոնանսային երևույթները ռելիեֆի տեսքով, ինչպես սխեմատիկորեն ցույց է տրված Նկ. մեկ. Գ,գրգռում են նյարդային «մազային» բջիջները, որոնք տեղակայված են հիմնական թաղանթի վրա մի քանի շերտերով՝ կազմելով Կորտիի օրգանը։Այս բջիջներից յուրաքանչյուրն ունի մինչև հարյուր «մազ» վերջավորություն։ Մեմբրանի արտաքին կողմում կան այդպիսի բջիջների երեքից հինգ շերտ, իսկ դրանց տակ՝ ներքին շարք, այնպես որ թաղանթի դեֆորմացման ժամանակ միմյանց հետ փոխազդող «մազ» բջիջների ընդհանուր թիվը կազմում է մոտ 25։ հազ.

Կորտիի օրգանում թաղանթի մեխանիկական թրթռումները վերածվում են նյարդային մանրաթելերի դիսկրետ էլեկտրական ազդակների։ Երբ հիմնական թաղանթը թրթռում է, մազի բջիջների թարթիչները ճկվում են, և դա առաջացնում է էլեկտրական ներուժ, որն առաջացնում է էլեկտրական նյարդային իմպուլսների հոսք, որը մտնող ձայնային ազդանշանի մասին անհրաժեշտ տեղեկատվությունը տեղափոխում է ուղեղ՝ հետագա մշակման և արձագանքման համար: Այս բարդ գործընթացի արդյունքը մուտքային ակուստիկ ազդանշանի փոխակերպումն է էլեկտրական ձևի, այնուհետև, օգտագործելով լսողական նյարդերը, այն փոխանցվում է ուղեղի լսողական հատվածներին։

Լսողական համակարգի բարձր մասերը (ներառյալ լսողական կեղևի գոտիները) կարելի է համարել տրամաբանական պրոցեսոր, որն ընտրում է (վերծանում) օգտակար ձայնային ազդանշանները աղմուկի ֆոնի վրա, դրանք խմբավորում է ըստ որոշակի բնութագրերի, համեմատում է հիշողության մեջ գտնվող պատկերների հետ, որոշում է դրանց տեղեկատվական արժեքը և որոշում է պատասխանը.գործողություններ.

Ազդանշանների փոխանցում լսողական անալիզատորներից դեպի ուղեղ

Մազային բջիջներից ուղեղ նյարդային գրգռիչների փոխանցման գործընթացը էլեկտրաքիմիական բնույթ ունի։

Նյարդային գրգռիչների ուղեղի փոխանցման մեխանիզմը ներկայացված է Նկար 2-ի գծապատկերում, որտեղ L-ն և R-ը ձախ և աջ ականջներն են, 1-ը՝ լսողական նյարդերը, 2-ը և 3-ը՝ տեղակայված տեղեկատվության բաշխման և մշակման միջանկյալ կենտրոնները: ուղեղի ցողունում, իսկ 2-ը այսպես կոչված . snail միջուկներ, 3 - վերին ձիթապտուղ.

Նկ.2. Նյարդային գրգռիչների ուղեղի փոխանցման մեխանիզմը

Այն մեխանիզմը, որով ձևավորվում է բարձր մակարդակի ընկալում, դեռևս քննարկման ենթակա է: Հայտնի է միայն, որ ավելի ցածր հաճախականություններում ձայնային տատանումների յուրաքանչյուր կիսաշրջանի համար հայտնվում են մի քանի իմպուլսներ։ Ավելի բարձր հաճախականությունների դեպքում իմպուլսները տեղի են ունենում ոչ թե յուրաքանչյուր կիսաշրջանում, այլ ավելի քիչ հաճախակի, օրինակ՝ մեկ իմպուլս յուրաքանչյուր երկրորդ շրջանի համար, իսկ ավելի բարձր հաճախականություններում՝ նույնիսկ յուրաքանչյուր երրորդի համար: Նյարդային ազդակների առաջացման հաճախականությունը կախված է միայն գրգռման ինտենսիվությունից, այսինքն. ձայնային ճնշման մակարդակի արժեքի վրա.

Ձախ ականջից ստացվող տեղեկատվության մեծ մասը փոխանցվում է ուղեղի աջ կիսագնդին, և հակառակը, աջ ականջից ստացվող տեղեկատվության մեծ մասը փոխանցվում է ձախ կիսագնդին։ Ուղեղի ցողունի լսողական հատվածներում որոշվում են բարձրությունը, ձայնի ինտենսիվությունը և տեմբրի որոշ նշաններ, այսինքն. կատարվում է ազդանշանի մշակում. Ուղեղի կեղևում տեղի են ունենում բարդ մշակման գործընթացներ։ Նրանցից շատերը բնածին են, շատերը ձևավորվում են բնության և մարդկանց հետ շփման ընթացքում՝ սկսած մանկությունից։

Հաստատվել է, որ մարդկանց մեծամասնության մեջ (աջլիկների 95%-ը և ձախլիկների 70%-ը) տեղաբաշխվում և մշակվում են ձախ կիսագնդում. տեղեկատվության իմաստային նշաններ, իսկ աջում՝ գեղագիտական։ Այս եզրակացությունը ստացվել է խոսքի և երաժշտության կենսաբանական (երկկողմանի, առանձին) ընկալման փորձերի ժամանակ։ Ձախ ականջով մի շարք թվեր, իսկ աջ ականջով մեկ այլ թվեր լսելիս ունկնդիրը նախընտրում է այն, որը ընկալվում է աջ ականջով և որի մասին տեղեկատվությունը մտնում է ձախ կիսագունդ: Ընդհակառակը, տարբեր ականջներով տարբեր մեղեդիներ լսելիս նախապատվությունը տրվում է ձախ ականջով լսվողին և տեղեկատվությանը, որից մտնում է աջ կիսագունդ։

Նյարդային վերջավորությունները գրգռման ազդեցության տակ առաջացնում են իմպուլսներ (այսինքն՝ գրեթե թվային արդեն կոդավորված ազդանշան), որոնք փոխանցվում են նյարդային մանրաթելերի միջոցով դեպի ուղեղ՝ առաջին պահին մինչև 1000 մ/վրկ, իսկ վայրկյանից հետո՝ 200-ից ոչ ավելի։ հոգնածության, որը որոշում է հարմարվողականության գործընթացը, այսինքն. ընկալվող բարձրաձայնության նվազում՝ ազդանշանի երկարատև ազդեցությամբ:

Այստեղ կխոսենք նաև տեղեկատվության մասին։ Բայց որպեսզի չշփոթվեն նույն բառի տարբեր մեկնաբանություններում, անմիջապես հստակ սահմանենք, թե ինչ տեղեկատվություն է քննարկվելու։Այսպիսով, ուղեղը կարողանում է ֆիքսել միայն կապերը։ Այս տեսակի տեղեկատվության (միացման) ուղեղը հիշում է: Գործընթացը, որով դա անում է, կոչվում է «Հիշողություն» գործընթաց, բայց մենք սովոր ենք անվանել այնպիսի տեղեկատվություն, որը ուղեղը չի կարող հիշել: Սրանք մեզ շրջապատող աշխարհի իսկապես գոյություն ունեցող առարկաներ են: Սա այն ամենն է, ինչ մենք պետք է սովորենք դպրոցում կամ քոլեջում:Այս տեղեկատվության մասին մենք հիմա կխոսենք: Եկեք պարզենք, թե ինչպես է ուղեղը արձագանքում իրական առարկաներին, տեքստային տեղեկատվությանը և տեղեկատվության շատ հատուկ տեսակին` խորհրդանշական (կամ ճշգրիտ) տեղեկատվությանը: Տեղեկատվության թվարկված տեսակները` իրական առարկաներ, տեքստեր, հեռախոսահամարներ (և նմանատիպ տեղեկություններ) ուղեղը չի կարողանում հիշել. Բայց փորձը հուշում է, որ մենք դեռ կարող ենք ինչ-որ բան հիշել վերը նշվածից: Ինչպե՞ս է տեղի ունենում նման տեղեկատվության մտապահումն ու վերարտադրումը։

1. ՊԱՏԿԵՐՆԵՐ 2. ՏԵՔՍՏԱՅԻՆ ՏԵՂԵԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ 3. ՆՇԱՆԱԿԱՆ ՏԵՂԵԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

Նախ, եկեք վերլուծենք ուղեղի արձագանքը իրական կյանքի օբյեկտներին: Ինչպե՞ս է ուղեղին հաջողվում վերարտադրել դրանք, եթե հետազոտողներից ոչ մեկը չի կարողանում ուղեղում տեսողական պատկերներ հայտնաբերել: Բնությունը շատ խորամանկ է վարվել։ Իրական կյանքի ցանկացած առարկա ներքին կապեր ունի: Ուղեղը կարողանում է բացահայտել և հիշել այդ կապերը: Երբևէ մտածե՞լ եք, թե իրականում ինչու են մարդուն անհրաժեշտ մի քանի զգայական օրգաններ: Ինչու՞ մենք գիտենք, թե ինչպես հոտառել, համտեսել, տեսնել առարկան և լսել այն (եթե այն ձայներ է արձակում) Իրական կյանքի առարկան տիեզերք է արձակում ֆիզիկական և քիմիական ազդանշաններ: Սա նրանից արտացոլված կամ արտանետվող լույսն է, սրանք օդի բոլոր տեսակի թրթռումներ են, առարկան կարող է համ ունենալ, և այս առարկայի մոլեկուլները կարող են հեռու թռչել նրանից: Եթե ​​մարդն ունենար միայն մեկ զգայական օրգան, ապա ուղեղի հիշողության համակարգը, կապերը ֆիքսելով, ոչինչ չէր կարողանա հիշել։ Բայց մեկ ընդհանուր տեղեկատվական դաշտ օբյեկտից մեր ուղեղը բաժանում է մի քանի բաղադրիչների: Տեղեկատվությունը ուղեղ է մտնում ընկալման տարբեր ուղիներով: Տեսողական անալիզատորը փոխանցում է օբյեկտի ուրվագծերը (թող լինի խնձոր): Լսողական անալիզատորն ընկալում է առարկայի արձակած ձայները. երբ խնձոր ես կծում, լսվում է բնորոշ ճռճռոց։ Համի անալիզատորն ընկալում է համը: Քիթը՝ մի քանի մետր հեռավորության վրա, կարողանում է բռնել հասած խնձորների արտանետած մոլեկուլները։ Օբյեկտի մասին տեղեկատվության մի մասը ձեռքերի միջոցով կարող է մտնել ուղեղ (հպում):Առարկայի մասին տեղեկատվությունը մասերի բաժանելու արդյունքում ուղեղը կապեր ստեղծելու հնարավորություն է ստանում։ Եվ այդ կապերը ձեւավորվում են բնական ճանապարհով։ Այն ամենը, ինչ ժամանակի մի պահի մտքում է, կապված է, այսինքն՝ հիշվում։ Արդյունքում, երբ մենք ուսումնասիրում ենք խնձորը, երբ մենք ուսումնասիրում ենք այն, ոլորում ենք այն մեր ձեռքերում, համտեսում այն, ուղեղը նույնացնում է այս բնական օբյեկտի տարբեր բնութագրերը և ավտոմատ կերպով կապ է ստեղծում դրանց միջև: Հատկանիշներից ոչ մեկն ինքնին չի հիշվում: . Հիշվում են միայն կապերը: Ապագայում, երբ մեր քթից խնձորի հոտ է գալիս, այսինքն՝ ուղեղ է մտնում գրգռիչ, նախկինում ձևավորված կապերը կաշխատեն, և ուղեղը մեր մտքում կստեղծի այս առարկայի այլ բնութագրեր: Մենք կհիշենք խնձորի ամբողջական պատկերը Բնական մտապահման մեխանիզմն այնքան ակնհայտ է, որ նույնիսկ տարօրինակ է խոսել դրա մասին: Անգիր սովորելու այս մեթոդը մեզ հնարավորություն է տալիս ՃԱՆԱՉԵԼ մեզ շրջապատող աշխարհի առարկաները նրանց մասին տեղեկատվության միայն մի փոքր մասով։

Տեղեկատվության փոխանցման և ուղեղի կառուցվածքային կազմակերպման սկզբունքները

Պլանավորել

Ներածություն

Տեղեկատվության փոխանցման և ուղեղի կառուցվածքային կազմակերպման սկզբունքները

Հարաբերություններ պարզ նյարդային համակարգերում

Բարդ նյարդային ցանցեր և ուղեղի ավելի բարձր գործառույթներ

Ցանցաթաղանթի կառուցվածքը

Նեյրոնների պատկերներ և կապեր

Բջջային մարմին, դենդրիտային աքսոններ

Նեյրոնների նույնականացման և դրանց կապերը հետագծելու մեթոդներ: Ուղեղի ոչ նյարդային տարրեր

Բջիջների խմբավորում ըստ ֆունկցիայի

Բջիջների ենթատիպերը և գործառույթը

Հղումների կոնվերգենցիան և շեղումը

գրականություն

Ներածություն

«Նյարդակենսաբանություն» և «նեյրոգիտություն» տերմինները գործածության մեջ մտան 1960-ականներին, երբ Սթիվեն Կուֆլերը ստեղծեց Հարվարդի բժշկական դպրոցում առաջին ֆակուլտետը, որը համալրված էր ֆիզիոլոգներով, անատոմիստներով և կենսաքիմիկոսներով: Նրանք միասին աշխատելով լուծել են նյարդային համակարգի գործունեության ու զարգացման խնդիրները, ուսումնասիրել ուղեղի մոլեկուլային մեխանիզմները։

Կենտրոնական նյարդային համակարգը բջիջների անընդհատ գործող կոնգլոմերատ է, որն անընդհատ տեղեկատվություն է ստանում, վերլուծում, մշակում և որոշումներ կայացնում: Ուղեղը նաև ի վիճակի է առաջատար դիրք գրավել և առաջացնել համակարգված, արդյունավետ մկանային կծկումներ քայլելու, կուլ տալու կամ երգելու համար: Վարքագծի շատ ասպեկտներ կարգավորելու և ամբողջ մարմինը ուղղակիորեն կամ անուղղակիորեն վերահսկելու համար նյարդային համակարգը ունի հսկայական թվով հաղորդակցման գծեր, որոնք տրամադրվում են նյարդային բջիջների (նեյրոնների) կողմից: Նեյրոնները գլխուղեղի հիմնական միավորն են կամ շինանյութը:

Հարաբերություններ պարզ նյարդային համակարգերում

Իրադարձությունները, որոնք տեղի են ունենում պարզ ռեֆլեքսների իրականացման ժամանակ, կարելի է մանրամասնորեն հետևել և վերլուծել: Օրինակ, երբ ծնկի կապանին հարվածում են փոքրիկ մուրճով, ազդրի մկաններն ու ջլերը ձգվում են, և էլեկտրական իմպուլսները զգայական նյարդաթելերի երկայնքով ուղարկվում են ողնուղեղ, որտեղ շարժիչային բջիջները հուզվում են՝ առաջացնելով իմպուլսներ և ակտիվացնելով մկանները։ կծկումներ. Վերջնական արդյունքը ծնկի հոդի ոտքի ուղղումն է: Նման պարզեցված սխեմաները շատ կարևոր են մկանների կծկումները կարգավորելու համար, որոնք վերահսկում են վերջույթների շարժումները։ Նման պարզ ռեֆլեքսում, որում խթանը հանգեցնում է որոշակի արդյունքի, կարող է հաջողությամբ վերլուծվել ազդանշանների դերը և փոխազդեցությունները ընդամենը երկու տեսակի բջիջների:

Բարդ նյարդային ցանցեր և ուղեղի ավելի բարձր գործառույթներ

Նեյրոնների փոխազդեցության վերլուծությունը բարդ ուղիներում, որոնք ներառում են բառացիորեն միլիոնավոր նեյրոններ, շատ ավելի դժվար է, քան պարզ ռեֆլեքսների վերլուծությունը: Կրկին

Ձայնը, հպումը, հոտը կամ տեսողական պատկերն ընկալելիս ուղեղին տեղեկատվություն տալը պահանջում է նեյրոնի հաջորդական ներգրավում նեյրոնից հետո, ինչպես նաև պարզ կամավոր շարժում կատարելիս: Նեյրոնների և ցանցի կառուցվածքի փոխազդեցության վերլուծության լուրջ խնդիր է առաջանում նյարդային բջիջների խիտ փաթեթավորումից, դրանց փոխկապակցման բարդությունից և բջիջների տեսակների առատությունից: Ուղեղը կառուցված չէ, ինչպես լյարդը, որը կազմված է բջիջների նույնական պոպուլյացիաներից: Եթե ​​դուք հայտնաբերել եք, թե ինչպես է աշխատում լյարդի մի հատվածը, ապա դուք շատ բան գիտեք լյարդի մասին որպես ամբողջություն: Ուղեղիկի իմացությունը, սակայն, ձեզ ոչինչ չի ասի ցանցաթաղանթի կամ կենտրոնական նյարդային համակարգի որևէ այլ մասի աշխատանքի մասին:

Չնայած նյարդային համակարգի հսկայական բարդությանը, այժմ հնարավոր է վերլուծել ընկալման մեջ նեյրոնների փոխազդեցության բազմաթիվ եղանակներ: Օրինակ՝ աչքից ուղեղ տանող ուղու երկայնքով նեյրոնների ակտիվությունը գրանցելով՝ կարելի է ազդանշանները հետևել նախ բջիջներում, որոնք հատուկ արձագանքում են լույսին, այնուհետև քայլ առ քայլ՝ հաջորդական անցումներով, դեպի բարձրագույն կենտրոններ։ ուղեղը.

Տեսողական համակարգի հետաքրքիր առանձնահատկությունը գունային ինտենսիվության հսկայական տիրույթում հակապատկեր պատկերներ, գույներ և շարժումներ ընդգծելու ունակությունն է: Երբ կարդում եք այս էջը, աչքի ներսի ազդանշանները թույլ են տալիս սև տառերը սպիտակ էջի վրա առանձնանալ թույլ լուսավորված սենյակում կամ արևի պայծառ լույսի ներքո: Ուղեղի հատուկ կապերը կազմում են մեկ պատկեր, չնայած երկու աչքերը գտնվում են առանձին և սկանավորում են արտաքին աշխարհի տարբեր տարածքներ: Ավելին, կան մեխանիզմներ, որոնք պահպանում են պատկերը մշտական ​​(չնայած մեր աչքերը անընդհատ շարժվում են) և ճշգրիտ տեղեկատվություն են տալիս էջից հեռավորության մասին:

Ինչպե՞ս են նյարդային բջիջների միացումներն ապահովում նման երևույթներ: Թեև մենք դեռ չենք կարող լիարժեք բացատրություն տալ, այժմ շատ բան է հայտնի այն մասին, թե ինչպես են տեսողության այս հատկությունները տրամադրվում աչքի պարզ նեյրոնային ցանցերի և ուղեղի միացման սկզբնական փուլերում: Իհարկե, շատ հարցեր են մնում այն ​​մասին, թե ինչ կապ կա նեյրոնների հատկությունների և վարքի միջև: Այսպիսով, էջ կարդալու համար պետք է պահպանել մարմնի, գլխի և ձեռքերի որոշակի դիրք։ Ավելին, ուղեղը պետք է ապահովի ակնագնդի մշտական ​​խոնավացումը, շնչառության կայունությունը և շատ այլ ակամա և չվերահսկվող գործառույթներ։

Ցանցաթաղանթի աշխատանքը լավ օրինակ է նյարդային համակարգի հիմնական սկզբունքների համար:

Բրինձ. 1.1. Աչքից ուղեղ դեպի ուղեղ տեսողական նյարդի և տեսողական տրակտի միջոցով:

Ցանցաթաղանթի կառուցվածքը

Տեսողական աշխարհի վերլուծությունը կախված է ցանցաթաղանթից եկող տեղեկատվությունից, որտեղ տեղի է ունենում մշակման առաջին փուլը՝ սահմանելով մեր ընկալման սահմանները։ Նկ. 1.1-ը ցույց է տալիս աչքերից դեպի ուղեղի բարձր կենտրոններ տանող ուղիները: Ցանցաթաղանթին դիպչող պատկերը շրջված է, բայց մնացած բոլոր առումներով արտաքին աշխարհի հավատարիմ ներկայացումն է։ Ինչպե՞ս կարող է այս նկարը փոխանցվել մեր ուղեղին էլեկտրական ազդանշանների միջոցով, որոնք ծագում են ցանցաթաղանթից և այնուհետև շարժվում տեսողական նյարդերի երկայնքով:

Նեյրոնների պատկերներ և կապեր

Նկ. 1.2-ը ցույց է տալիս բջիջների տարբեր տեսակներ և դրանց տեղակայումը ցանցաթաղանթում: Աչք մտնող լույսն անցնում է թափանցիկ բջիջների շերտերով և հասնում ֆոտոընկալիչներին։ Օպտիկական նյարդի մանրաթելերի երկայնքով աչքից փոխանցվող ազդանշանները միակ տեղեկատվական ազդանշաններն են, որոնց վրա հիմնված է մեր տեսողությունը:

Ցանցաթաղանթով տեղեկատվության փոխանցման սխեման (նկ. 1.2Ա) առաջարկել է Սանտյագո Ռամոն ի Կախալը1) 19-րդ դարի վերջին։ Նա նյարդային համակարգի մեծագույն հետազոտողներից էր և փորձեր էր անցկացնում կենդանիների բազմազանության վրա: Նա զգալի ընդհանրացում արեց, որ նեյրոնների ձևն ու գտնվելու վայրը, ինչպես նաև ցանցում նեյրոնային ազդանշանների ծագումն ու նպատակակետը կարևոր տեղեկատվություն են տալիս նյարդային համակարգի գործունեության մասին:

Նկ. 1.2-ը հստակ ցույց է տալիս, որ ցանցաթաղանթի բջիջները, ինչպես կենտրոնական նյարդային համակարգի (CNS) այլ մասերում, շատ խիտ են լցված: Սկզբում մորֆոլոգները ստիպված էին պոկել նյարդային հյուսվածքը՝ առանձին նյարդային բջիջները տեսնելու համար։ Բոլոր նեյրոնները ներկող տեխնիկան գործնականում անօգուտ է բջիջների ձևի և կապի ուսումնասիրության համար, քանի որ ցանցաթաղանթի նման կառուցվածքները նման են միահյուսված բջիջների և գործընթացների մութ շերտի: Էլեկտրոնային միկրոգրաֆը նկ. Նկար 1.3-ը ցույց է տալիս, որ նեյրոնների և օժանդակ բջիջների շուրջ արտաբջջային տարածությունը ընդամենը 25 նանոմետր է: Ramon y Cajal-ի գծագրերի մեծ մասն արվել է Գոլջիի ներկման մեթոդով, որն անհայտ մեխանիզմով ներկում է միայն մի քանի պատահական նեյրոններ ամբողջ պոպուլյացիայից, սակայն այս մի քանի նեյրոնները ամբողջությամբ ներկված են:

Բրինձ. 1.2. Կաթնասունների ցանցաթաղանթի բջիջների կառուցվածքը և կապերը. (Ա) Ռամոն և Կաջալի երկայնքով ազդանշանի ուղղության սխեման ընկալիչից դեպի օպտիկական նյարդ: (B) Ramon y Cajal ցանցաթաղանթի բջջային տարրերի բաշխումը: (C) Մարդու ցանցաթաղանթի ձողերով և կոններով գծագրեր:

Բրինձ. 1.3. Կապիկի ցանցաթաղանթում նեյրոնների խիտ կուտակում: Մեկ ձող (R) և մեկ կոն (C) պիտակավորված են:

Սխեման նկ. 1.2-ը ցույց է տալիս ցանցաթաղանթում նեյրոնների կանոնավոր դասավորվածության սկզբունքը: Հեշտ է տարբերակել ֆոտոընկալիչները, երկբևեռ և գանգլիոն բջիջները: Փոխանցման ուղղությունը գնում է մուտքից ելք, ֆոտոընկալիչներից դեպի գանգլիոն բջիջներ: Բացի այդ, երկու այլ տեսակի բջիջներ՝ հորիզոնական և ամակրին, ձևավորում են կապեր, որոնք կապում են տարբեր ուղիներ: Նեյրոգիտության նպատակներից մեկը, որն առկա է Ռամոն և Կախալի գծագրերում, հասկանալն է, թե ինչպես է յուրաքանչյուր բջիջ ներգրավված աշխարհի այն պատկերը ստեղծելու մեջ, որը մենք դիտում ենք:

Բջջային մարմին, դենդրիտներ, աքսոններ

Գանգլիոնային բջիջը, որը ներկայացված է Նկ. 1.4-ը ցույց է տալիս նյարդային բջիջների կառուցվածքային առանձնահատկությունները, որոնք բնորոշ են կենտրոնական և ծայրամասային նյարդային համակարգի բոլոր նեյրոններին: Բջջային մարմինը պարունակում է միջուկ և այլ ներբջջային օրգանելներ, որոնք ընդհանուր են բոլոր բջիջների համար: Երկար գործընթացը, որը դուրս է գալիս բջջի մարմնից և կապ է ստեղծում թիրախային բջջի հետ, կոչվում է աքսոն: Դենդրիտ, բջջային մարմին և աքսոն տերմինները կիրառվում են այն գործընթացների նկատմամբ, որոնց վրա ներթափանցող մանրաթելերը ձևավորում են կոնտակտներ, որոնք հանդես են գալիս որպես ընդունող կայաններ գրգռման կամ արգելակման համար: Գանգլիոնային բջիջից բացի, Նկ. 1.4-ը ցույց է տալիս նեյրոնների այլ տեսակներ: Նեյրոնի, մասնավորապես՝ դենդրիտների կառուցվածքը նկարագրելու տերմինները որոշ չափով հակասական են, բայց, այնուամենայնիվ, դրանք հարմար են և լայնորեն կիրառվում:

Ոչ բոլոր նեյրոններն են համապատասխանում Նկ. 1.4. Որոշ նեյրոններ չունեն աքսոններ. մյուսներն ունեն աքսոններ, որոնց վրա ձևավորվում է կապը: Կան բջիջներ, որոնց դենդրիտները կարող են իմպուլսներ անցկացնել և կապեր ստեղծել թիրախային բջիջների հետ։ Եթե ​​գանգլիոնային բջիջը համապատասխանում է ստանդարտ նեյրոնի սխեմային՝ դենդրիտներով, մարմնով և աքսոնով, ապա մյուս բջիջները չեն համապատասխանում այս ստանդարտին: Օրինակ, ֆոտոընկալիչները (Նկար 1.2C) չունեն ակնհայտ դենդրիտներ: Ֆոտոընկալիչների ակտիվությունը պայմանավորված չէ այլ նեյրոններով, այլ ակտիվանում է արտաքին գրգռիչներով՝ լուսավորությամբ։ Ցանցաթաղանթում մեկ այլ բացառություն ֆոտոընկալիչներից աքսոնների բացակայությունն է:

Նեյրոնների նույնականացման և դրանց կապերը հետագծելու մեթոդներ

Չնայած Գոլջիի տեխնիկան դեռ լայնորեն կիրառվում է, շատ նոր մոտեցումներ հեշտացրել են նեյրոնների և սինապտիկ կապերի ֆունկցիոնալ նույնականացումը: Ամբողջ նեյրոնը ներկող մոլեկուլները կարող են ներարկվել միկրոպիպետտի միջոցով, որը միաժամանակ գրանցում է էլեկտրական ազդանշան: Լյումինեսցենտային մարկերները, ինչպիսիք են Lucifer Yellow-ը, թույլ են տալիս տեսնել կենդանի բջջի ամենաբարակ գործընթացները: Ներբջջային ճանապարհով կարող են ներմուծվել մարկերներ, ինչպիսիք են ծովաբողկի պերօքսիդազը (HRP) ֆերմենտը կամ բիոցիտինը; ամրացումից հետո նրանք կազմում են խիտ արտադրանք կամ փայլում են լյումինեսցենտային լույսի ներքո: Նեյրոնները կարող են ներկվել ծովաբողկի պերօքսիդազով և արտաբջջային կիրառմամբ; ֆերմենտը գրավվում և տեղափոխվում է բջջային մարմին: Լյումինեսցենտ կարբոցիանի ներկանյութերը, երբ շփվում են նեյրոնային թաղանթի հետ, լուծվում և ցրվում են բջջի ամբողջ մակերեսով։

Բրինձ. 1.4. Նեյրոնների ձևերն ու չափերը.

Բրինձ. 1.5. Երկբևեռ բջիջների խումբը ներկված է ֆոսֆոկինազ C ֆերմենտի հակամարմիններով: Ներկվել են միայն ֆերմենտ պարունակող բջիջները:

Այս տեխնիկան շատ կարևոր է աքսոնների անցումը նյարդային համակարգի մի մասից մյուսը հետևելու համար:

Հակամարմինները օգտագործվում են հատուկ նեյրոնների, դենդրիտների և սինապսների բնութագրման համար՝ ընտրովի պիտակավորելով ներբջջային կամ թաղանթային բաղադրիչները: Հակամարմինները հաջողությամբ օգտագործվել են օնտոգենեզում նյարդային բջիջների միգրացիան և տարբերակումը հետևելու համար: Նեյրոնների նկարագրության լրացուցիչ մոտեցումը հիբրիդացումն է տեղում:Հատուկ պիտակավորված զոնդերը նշում են նեյրոնի mRNA-ն, որը կոդավորում է կապուղու, ընկալիչի, հաղորդիչի կամ շինանյութի սինթեզը:

Ուղեղի ոչ նյարդային տարրեր

Գլիալբջիջները. Ի տարբերություն նեյրոնների, նրանք չունեն աքսոններ կամ դենդրիտներ և ուղղակիորեն կապված չեն նյարդային բջիջների հետ։ Նյարդային համակարգում կան բազմաթիվ գլիալ բջիջներ։ Նրանք կատարում են բազմաթիվ տարբեր գործառույթներ՝ կապված ազդանշանի փոխանցման հետ: Օրինակ, ցանցաթաղանթի գանգլիոնային բջիջների աքսոնները, որոնք կազմում են օպտիկական նյարդը, շատ արագ փոխանցում են իմպուլսները, քանի որ դրանք շրջապատված են մեկուսիչ լիպիդային պատյանով, որը կոչվում է միելին: Միելինը ձևավորվում է գլիալ բջիջներով, որոնք օնտոգենետիկ զարգացման ընթացքում փաթաթվում են աքսոնների շուրջը: Ցանցաթաղանթի գլիալ բջիջները հայտնի են որպես Մյուլերի բջիջներ։

Բջիջների խմբավորում ըստ ֆունկցիայի

Ցանցաթաղանթի ուշագրավ հատկությունը բջիջների դասավորությունն է ըստ ֆունկցիայի։ Ֆոտոընկալիչների, հորիզոնական, երկբևեռ, ամակրին և գանգլիոնային բջիջների մարմինները դասավորված են առանձին շերտերով։ Նմանատիպ շերտավորումը դիտվում է ողջ ուղեղում: Օրինակ, կառուցվածքը, որում վերջանում են տեսողական նյարդի մանրաթելերը (կողային գենիկուլային մարմինը) բաղկացած է բջիջների 6 շերտերից, որոնք հեշտ է տարբերել նույնիսկ անզեն աչքով։ Նյարդային համակարգի շատ հատվածներում նմանատիպ գործառույթներ ունեցող բջիջները խմբավորված են հստակ գնդաձև կառուցվածքների, որոնք հայտնի են որպես միջուկներ (չշփոթել բջջային միջուկի հետ) կամ գանգլիաներ (չշփոթել ցանցաթաղանթի գանգլիոն բջիջների հետ):

Բջիջների ենթատիպերը և գործառույթը

Գանգլիոնային, հորիզոնական, երկբևեռ և ամակրին բջիջների մի քանի տարբեր տեսակներ կան, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի բնորոշ մորֆոլոգիա, միջնորդի առանձնահատկություն և ֆիզիոլոգիական հատկություններ: Օրինակ, ֆոտոընկալիչները բաժանվում են երկու հեշտությամբ տարբերվող դասերի՝ ձողեր և կոններ, որոնք կատարում են տարբեր գործառույթներ: Երկարացված ձողիկները բացառապես զգայուն են լուսավորության ամենափոքր փոփոխությունների նկատմամբ։ Երբ կարդում եք այս էջը, շրջակա միջավայրի լույսը չափազանց պայծառ է փայտիկների համար, որոնք գործում են միայն ցածր լույսի ներքո երկար մթության մեջ մնալուց հետո: Կոները արձագանքում են տեսողական գրգռիչներին վառ լույսի ներքո: Ավելին, կոնները հետագայում բաժանվում են ֆոտոընկալիչների ենթատիպերի, որոնք զգայուն են կարմիր, կանաչ կամ կապույտ լույսի նկատմամբ։ Ամակրինային բջիջները բջջային բազմազանության վառ օրինակ են. կառուցվածքային և ֆիզիոլոգիական չափանիշներով կարելի է տարբերակել ավելի քան 20 տեսակ:

Այսպիսով, ցանցաթաղանթը ցույց է տալիս ժամանակակից նյարդաբանության ամենախորը խնդիրները: Հայտնի չէ, թե ինչու են այդքան շատ տեսակի ամակրին բջիջներ անհրաժեշտ և ինչ տարբեր գործառույթներ է կատարում այս բջիջներից յուրաքանչյուրը: Սթափեցնող է գիտակցել, որ կենտրոնական, ծայրամասային և ներքին նյարդային համակարգի նյարդային բջիջների ճնշող մեծամասնության գործառույթն անհայտ է: Միևնույն ժամանակ, այս անտեղյակությունը հուշում է, որ ռոբոտային ուղեղի հիմնական սկզբունքներից շատերը դեռ չեն հասկացել:

Հղումների կոնվերգենցիան և շեղումը

Օրինակ, ընկալիչներից դեպի գանգլիոն բջիջներ ճանապարհին նկատվում է ներգրավված բջիջների քանակի կտրուկ նվազում: Ավելի քան 100 միլիոն ընկալիչների ելքերը համընկնում են 1 միլիոն գանգլիոն բջիջների վրա, որոնց աքսոնները կազմում են տեսողական նյարդը: Այսպիսով, շատ (բայց ոչ բոլոր) գանգլիոն բջիջները մուտք են ստանում մեծ թվով ֆոտոընկալիչներից (կոնվերգենցիա)՝ ինտերկալացված բջիջների միջոցով: Իր հերթին, մեկ գանգլիոն բջիջը ինտենսիվորեն ճյուղավորվում և վերջանում է բազմաթիվ թիրախային բջիջների վրա:

Բացի այդ, ի տարբերություն պարզեցված սխեմայի, սլաքները պետք է մատնանշեն կողքերը՝ ցույց տալու բջիջների միջև փոխազդեցությունները նույն շերտում (կողային կապեր) և նույնիսկ հակառակ ուղղություններով, օրինակ՝ ետ հորիզոնական բջիջներից դեպի ֆոտոընկալիչներ (վերադարձ կապեր): Նման կոնվերգենտ, դիվերգենտ, կողային և կրկնվող ազդեցությունները նյարդային համակարգի նեյրոնային ուղիների մեծ մասի մշտական ​​հատկանիշներն են: Այսպիսով, ազդանշանի պարզ քայլ առ քայլ մշակումը խոչընդոտվում է զուգահեռ և հակադարձ փոխազդեցությունների պատճառով:

Նեյրոնների բջջային և մոլեկուլային կենսաբանություն

Ինչպես մարմնի այլ տեսակի բջիջները, նեյրոնները լիովին տիրապետում են նյութափոխանակության գործունեության բջջային մեխանիզմներին, թաղանթային սպիտակուցների սինթեզին (օրինակ՝ իոնային ալիքների սպիտակուցներ և ընկալիչներ): Ավելին, իոնային ալիքների և ընկալիչների սպիտակուցները նպատակաուղղված են բջջային թաղանթում տեղայնացման վայրեր տեղափոխելու համար: Նատրիումի կամ կալիումի համար հատուկ ալիքները գտնվում են գանգլիոնային բջիջների աքսոնների թաղանթի վրա՝ առանձին խմբերով (կլաստերներ): Այս ալիքները ներգրավված են PD-ի նախաձեռնման և իրականացման գործում:

Ֆոտոընկալիչների, երկբևեռ բջիջների և այլ նեյրոնների պրոցեսների արդյունքում ձևավորված նախասինապտիկ տերմինալները իրենց թաղանթում պարունակում են հատուկ ալիքներ, որոնց միջով կարող են անցնել կալցիումի իոնները: Կալցիումի մուտքը խթանում է նյարդային հաղորդիչների ազատումը: Նեյրոնների յուրաքանչյուր տեսակ սինթեզում, պահպանում և ազատում է որոշակի տեսակի միջնորդ(ներ): Ի տարբերություն շատ այլ թաղանթային սպիտակուցների, հատուկ միջնորդների ընկալիչները գտնվում են հստակ սահմանված վայրերում՝ հետսինապտիկ թաղանթներում: Թաղանթային սպիտակուցներից հայտնի են նաև պոմպային սպիտակուցներ կամ տրանսպորտային սպիտակուցներ, որոնց դերը բջջի ներքին պարունակության կայունության պահպանումն է։

Նյարդային բջիջների և մարմնի այլ տեսակի բջիջների հիմնական տարբերությունը երկար աքսոնի առկայությունն է: Քանի որ աքսոնները չունեն կենսաքիմիական «խոհանոց» սպիտակուցի սինթեզի համար, բոլոր էական մոլեկուլները պետք է տեղափոխվեն տերմինալներ մի գործընթացով, որը կոչվում է աքսոնային տրանսպորտ, հաճախ շատ մեծ հեռավորությունների վրա: Կառուցվածքն ու գործառույթը պահպանելու համար անհրաժեշտ բոլոր մոլեկուլները, ինչպես նաև թաղանթային ուղիների մոլեկուլները բջջի մարմնից շարժվում են այս կերպ։ Նմանապես, տերմինալ մեմբրանի կողմից գրավված մոլեկուլները իրենց ճանապարհը վերադառնում են դեպի բջջի մարմին՝ օգտագործելով աքսոնային տրանսպորտ:

Նեյրոնները բջիջներից շատերից տարբերվում են նրանով, որ մի քանի բացառություններով նրանք չեն կարող բաժանվել։ Սա նշանակում է, որ չափահաս կենդանիների մոտ մահացած նեյրոնները չեն կարող փոխարինվել:

Նյարդային համակարգի զարգացման կարգավորումը

Ցանցաթաղանթի նման կառույցի կազմակերպվածության բարձր աստիճանը նոր խնդիրներ է առաջացնում։ Եթե ​​համակարգիչը հավաքելու համար մարդու ուղեղ է անհրաժեշտ, ապա ոչ ոք չի վերահսկում ուղեղը զարգացման և դրա կապերի հաստատման ընթացքում։ Դեռ առեղծված է, թե ինչպես է ուղեղի մասերի ճիշտ «հավաքումը» բերում նրա յուրահատուկ հատկություններին։

Հասուն ցանցաթաղանթում յուրաքանչյուր բջիջի տեսակ գտնվում է իր համապատասխան շերտում կամ ենթաշերտում և լավ սահմանված կապեր է կազմում իր համապատասխան թիրախային բջիջների հետ: Նման սարքը ճիշտ աշխատանքի համար անհրաժեշտ պայման է։ Օրինակ՝ նորմալ գանգլիոն բջիջները զարգացնելու համար նախածննդյան բջիջը պետք է բաժանվի, տեղափոխվի որոշակի տեղ, տարբերվի որոշակի ձևի և ձևավորի հատուկ սինապտիկ կապեր։

Այս բջջի աքսոնները պետք է զգալի հեռավորության վրա (օպտիկական նյարդ) գտնեն թիրախային բջիջների որոշակի շերտ սինապտիկ անջատիչի հաջորդ օղակում: Նմանատիպ պրոցեսներ տեղի են ունենում նյարդային համակարգի բոլոր մասերում, որի արդյունքում ձևավորվում են բարդ կառուցվածքներ՝ հատուկ գործառույթներով:

Ցանցաթաղանթի նման բարդ կառուցվածքների ձևավորման մեխանիզմների ուսումնասիրությունը ժամանակակից նյարդակենսաբանության առանցքային խնդիրներից է։ Հասկանալը, թե ինչպես են ձևավորվում նեյրոնների բարդ փոխկապակցումները անհատական ​​զարգացման գործընթացում (օնտոգենեզ), կարող է օգնել նկարագրել ուղեղի ֆունկցիոնալ խանգարումների հատկությունները և ծագումը: Որոշ մոլեկուլներ կարող են առանցքային դեր խաղալ նեյրոնների տարբերակման, աճի, միգրացիայի, սինապսների ձևավորման և գոյատևման գործում: Նման մոլեկուլները այժմ ավելի ու ավելի հաճախ են նկարագրվում: Հետաքրքիր է, որ էլեկտրական ազդանշանները կարգավորում են մոլեկուլային ազդանշանները, որոնք հրահրում են աքսոնի աճը և կապի ձևավորումը: Գործունեությունը դեր է խաղում կապերի օրինաչափության հաստատման գործում:

Գենետիկական մոտեցումները թույլ են տալիս նույնականացնել գեները, որոնք վերահսկում են ամբողջ օրգանների տարբերակումը, օրինակ՝ աչքն ամբողջությամբ: Գյորինգը և գործընկերները ուսումնասիրել են գեների արտահայտումը անաչքպտղատու ճանճում Դրոզոֆիլա,որը վերահսկում է աչքի զարգացումը: Այս գենի հեռացումը գենոմից հանգեցնում է նրան, որ աչքերը չեն զարգանում: Հոմոլոգ գեներ մկների և մարդկանց մոտ (հայտնի է որպես փոքր աչքև անիրիդիա)կառուցվածքով նման: Եթե ​​հոմոլոգ գենը անաչքԿաթնասունները արհեստականորեն կառուցված են և արտահայտվում են ճանճում, այնուհետև այդ կենդանին զարգացնում է լրացուցիչ (ճանճային կառուցվածքով) աչքեր ալեհավաքների, թևերի և ոտքերի վրա: Սա ենթադրում է, որ այս գենը նույն կերպ վերահսկում է ճանճի կամ մկան մեջ աչքի ձևավորումը՝ չնայած միջատների և կաթնասունների աչքերի բոլորովին այլ կառուցվածքին և հատկություններին։

Վնասվածքից հետո նյարդային համակարգի վերականգնում

Նյարդային համակարգը ոչ միայն կապեր է ստեղծում զարգացման ընթացքում, այլև կարող է վերականգնել որոշ կապեր վնասվելուց հետո (ձեր համակարգիչը չի կարող): Օրինակ, ձեռքի աքսոնները կարող են բողբոջել վնասվածքից հետո և կապեր հաստատել; ձեռքը կարող է շարժվել և կրկին զգալ հպում: Նմանապես, գորտի, ձկների կամ անողնաշարավորների մոտ նյարդային համակարգի վնասմանը հաջորդում է աքսոնային ռեգեներացիա և ֆունկցիայի վերականգնում։ Գորտի կամ ձկան մեջ տեսողական նյարդը կտրելուց հետո մանրաթելերը նորից բողբոջում են, և կենդանին տեսնում է: Այնուամենայնիվ, այս ունակությունը բնորոշ չէ չափահաս ողնաշարավորների կենտրոնական նյարդային համակարգին. նրանք չեն վերականգնվում: Մոլեկուլային ազդանշանները, որոնք արգելափակում են վերածնումն ու դրանց կենսաբանական նշանակությունը նյարդային համակարգի գործունեության համար, անհայտ են։

եզրակացություններ

∙ Նեյրոնները միմյանց հետ կապված են խիստ սահմանված ձևով։

∙ Տեղեկությունը սինապսների միջոցով փոխանցվում է բջջից բջիջ:

∙ Համեմատաբար պարզ համակարգերում, ինչպիսին է ցանցաթաղանթը, կարելի է հետևել բոլոր կապերին և հասկանալ միջբջջային ազդանշանների նշանակությունը:

∙ Ուղեղի նյարդային բջիջները ընկալման նյութական տարրերն են։

∙ Նեյրոնների ազդանշանները խիստ կարծրատիպային են և նույնն են բոլոր կենդանիների համար:

∙ Գործողությունների պոտենցիալները կարող են երկար ճանապարհներ անցնել առանց կորստի:

∙ Տեղական գրադիենտ պոտենցիալները կախված են նեյրոնների պասիվ էլեկտրական հատկություններից և տարածվում են միայն կարճ հեռավորությունների վրա:

∙ Նյարդային բջիջների հատուկ կառուցվածքը պահանջում է մասնագիտացված մեխանիզմ՝ սպիտակուցների և օրգանելների աքսոնային փոխադրման համար բջջային մարմնից և դեպի բջիջ:

∙ Անհատական ​​զարգացման ընթացքում նեյրոնները գաղթում են իրենց վերջնական տեղակայումը և կապ են հաստատում թիրախների հետ:

∙ Մոլեկուլային ազդանշանները վերահսկում են աքսոնների աճը:

Մատենագիտություն

Պենրոուզ Ռ. ԹԱԳԱՎՈՐԻ ՆՈՐ ՄԻՏՔԸ. Համակարգիչների, մտածողության և ֆիզիկայի օրենքների մասին։

Գրեգորի Ռ.Լ. Խելացի աչք.

Lekakh V. A. Ֆիզիոլոգիան հասկանալու բանալին.

Գամով Գ., Իչաս Մ. Միստր Թոմփկինսը իր ներսում. Արկածները նոր կենսաբանության մեջ.

Kozhedub R. G. Մեմբրանի և սինոպտիկ փոփոխությունները ուղեղի հիմնական սկզբունքների դրսևորումների մեջ.