Кодирование информации в нервной системе реферат

Обновлено: 05.07.2024

1.1 Психофизиология - научная дисциплина, возникшая на стыке психологии и физиологии. Предмет ее изучения - физиологические механизмы психических процессов и состояний. Сегодня в сферу интересов психофизиологов входят такие проблемы, как нейронные механизмы ощущений, восприятия, памяти и обучения, мотивации и эмоций, мышления и речи, сознания, поведения и психической деятельности, а также межполушарные отношения, диагностика и механизмы функциональных состояний, психофизиология индивидуальных различий, принципы кодирования и обработки информации в нервной системе.

Термин "психофизиология" был предложен около 1830 г. французским философом Н. Массиасом и первоначально использовался для обозначения широкого круга исследований психики, опиравшихся на точные объективные физиологические методы. Однако как новое направление психофизиология получила официальный статус лишь в мае 1982 г., когда в Монреале состоялся Первый Международный конгресс психофизиологов. Этому предшествовали многолетние исследования отечественных и иностранных ученых. Становление психофизиологии связано с успехами, достигнутыми в области изучения нейронной активности. Исследователями впервые был описан особый тип нейронов, которые назвали детекторами. Это стимулировало изучение функциональных характеристик нейронов и их роли в реализации различных этапов поведенческого акта. Так были выявлены нейроны цели, новизны, среды, места, тождества, гностические единицы и др. Поскольку знания о нейронной активности мозга человека можно непосредственно получить только в клинических условиях, широко используются эксперименты на животных. Но знания о принципах кодирования информации в нервной системе позволяют распространить закономерности, изученные на простых объектах, на человеческую психику. Нынешнее состояние биологической науки позволяет сказать, что формы взаимодействия организма со средой, эволюционно возникшие более поздно, не отменяют предыдущие. Например, медиаторы, появившиеся в эволюции много позже пептидов, передают информацию на близкое расстояние и по анатомическому адресу: по цепочке от нейрона к нейрону. Пептид действует на большие расстояния и по химическому адресу. Обе системы передачи информации: эволюционно более поздняя (через синапс) и более древняя (пептидергическая), - сосуществуют и у высших животных, тесно взаимодействуя друг с другом.

В психофизиологии исследование начинается с изучения поведенческих реакций человека. Затем изучают нейронную активность мозга в опытах на животных, а у человека – с помощью современных неинвазивных методов. Синтезируя полученную информацию, создают рабочую гипотезу – модель, которую впоследствии проверяют и дополняют. Происходит взаимное обогащение двух наук о человеке (психологии и физиологии) как теоретическими разработками, так и экспериментальными методами. На сегодня в распоряжении ученых имеется значительный набор методов исследования мозга.

Электромиография - это регистрация суммарных колебаний потенциалов, возникающих как компонент процесса возбуждения в области нервно-мышечных соединений и мышечных волокнах при поступлении к ним импульсов от мотонейронов спинного или продолговатого мозга. В настоящее время применяются различные варианты подкожных (игольчатых) и накожных (поверхностных) электродов. Последние в силу их атравматичности и легкости наложения имеют более широкое применение.

Электроэнцефалография – регистрация колебаний электрических потенциалов мозга с поверхности черепа. В электроэнцефалограмме (ЭЭГ) отражаются только низкочастотные биоэлектрические процессы длительностью от 10 мс до 10 мин. Предполагается, что ЭЭГ в каждый момент времени отражает суммарную электрическую активность клеток мозга.

Магнитоэнцефалография –регистрация магнитных полей неконтактным способом; она позволяет получить так называемую магнитоэнцефалограмму (МЭГ). Активность мозга сопровождается слабыми электрическими токами, которые создают магнитные поля. МЭГ регистрируют с помощью сверхпроводящего квантового интерференционного устройства — магнитометра. Предполагается, что если ЭЭГ больше связана с радиальными по отношению к поверхности коры головного мозга источниками тока (диполями), что имеет место на поверхности извилин, то МЭГ больше связана с тангенциально направленными источниками тока, которые расположены в корковых областях, образующих борозды. Если исходить из того, что площадь коры головного мозга в бороздах и на поверхности извилин приблизительно одинакова, то несомненно, что значимость МЭграфии при изучении активности мозга сопоставима с ЭЭграфией. Электрическое и магнитное поля взаимоперпендикулярны, поэтому при одновременной регистрации обоих полей можно получить взаимодополняющую информацию об исходном источнике генерации тех или иных потенциалов. МЭГ дополняет информацию об активности мозга, получаемую с помощью электроэнцефалографии.

Вызванные потенциалы(ВП) выделяют из фоновой ЭЭГ после многократного предъявления стимула. Для примера приведем звуковые стволовые ВП. По латентному периоду компоненты делятся на три группы: потенциалы ствола мозга (с латенцией до 10-12 мс), среднелатентные (до 50 мс) и длиннолатентные (> 100 мс) потенциалы. Звуковые стволовые потенциалы состоят из 7 отклонений. Волна I зависит от реакции волокон слухового нерва улитки. Волна II с латенцией 3,8 мс возникает в том случае, если импульсы слухового нерва достигают ствола мозга. Волна III отражает реакцию верхней оливы на уровне моста. Волна IV (4,5 мс) связана с активностью латеральных лемнисков. Волна V (5,2 мс) отражает активность нижнего двухолмия. Фазы VI-VII – распространение сигналов по таламо-кортикальной радиации. Звуки на частоте ниже 2 тыс. Гц вызывают только волну V. Стволовые вызываются звуковыми тонами частотой 2-4 тыс. Гц. Кроме звуковых ВП, выявлены зрительные и соматосенсорные ВП.

Каждый компонент ССП является итогом активности множества мозговых структур и может соответствовать множеству психологических процессов, феноменов и функций. Поэтому этот метод необходимо сочетать с другими (для выявления соответствия событий определенным мозговым структурам).

Окулография – регистрация движений глаз.Движения глаз являются важным показателем в психофизиологическом эксперименте. С одной стороны, окулографический показатель необходим для выявления артефактов от движений глаз в ЭЭГ, с другой стороны, этот показатель выступает и как самостоятельный предмет исследования, и как составляющая при изучении субъекта в деятельности. Амплитуду движения глаз определяют в угловых градусах. Существует восемь основных видов движений глаз. Три движения - тремор (мелкие, частые колебания амплитудой 20-40 угловых секунд), дрейф (медленное, плавное перемещение глаз, прерываемое микроскачками) и микро-саккады (быстрые движения продолжительностью 10-20 мс и амплитудой 2-50 угловых минут) - относят к микродвижениям, направленным на сохранение местоположения глаз в орбите.

Из макродвижений, связанных с изменением местоположения глаз в орбите, наибольший интерес в психофизиологическом эксперименте представляют макро-саккады и прослеживающие движения глаз. Макро-саккады отражают обычно произвольные быстрые и точные смещения взора с одной точки на другую, например, при рассматривании картины, при быстрых точностных движениях руки и т. д. Их амплитуда варьирует в пределах от 40 угловых минут до 60 угловых градусов. Прослеживающие движения глаз - плавные перемещения глаз при отслеживании перемещающегося объекта в поле зрения. Амплитуда прослеживающих движений ограничивается пределами моторного поля глаза (плюс-минус 60 угловых градусов по горизонтали и плюс-минус 40 угловых градусов по вертикали). В основном прослеживающие движения глаз носят непроизвольный характер, начинаются через 150-200 мс после начала движения объекта и продолжаются в течение 300 мс после его остановки.

Наиболее распространенным методом регистрации движений глаз является электроокулография. По сравнению с другими окулографическими методами, такими как фотооптический, фотоэлектрический и электромагнитный, электроокулография исключает контакт с глазным яблоком, может проводиться при любом освещении и тем самым не нарушает естественных условий зрительной активности. В основе электроокулографии лежит дипольное свойство глазного яблока - его роговица имеет положительный заряд относительно сетчатки (корнеоретинальный потенциал). Электрическая и оптическая оси глазного яблока практически совпадают, и поэтому электроокулограмма (ЭОГ) может служить показателем направления взора. При движении глаза угол его электрической оси изменяется, что приводит к изменению потенциалов, наводимых диполем глазного яблока на окружающие ткани. Именно эти потенциалы регистрируются электроокулографическим методом.

Томографические методы. Позитронно-эмиссионная томография основана на выявлении распределения в мозге различных изотопов химических веществ ( 11 С, 15 О, 13 N, 18 F, Р₁₈), участвующих в метаболизме. Меченое вещество вводят в вену или в легкие, и оно с кровью попадает в мозг. Там оно испускает позитрон, который взаимодействует со свободным электроном. При этом выделяется гамма-излучение (пара протонов), которое и фиксируется аппаратом-детектором. Множество следов позволяют создать горизонтальный срез мозга, а синтез срезов – построить трехмерное изображение мозга с локальными активными участками. В настоящее время более доступным становится метод магнитно-резонансной томографии. Этот метод основан на парамагнитных свойствах гемоглобина. Когда гемоглобин теряет кислород, он становится парамагнитным, т.е. обладает магнитными свойствами только попав в магнитное поле. Измерив соотношение обогащенного О₂ гемоглобина и дезоксигемоглобина в магнитном поле также можно создать срезы и трехмерную модель мозга.

Вопросы к теме 1.

1. Назовите предмет и задачи психофизиологии.

2. На чем основаны методы психофизиологических исследований?

3. Сущность методов, основанных на вегетативных реакциях.

4. Какие методы созданы на изотопной основе? Охарактеризуйте их.

5. Технические характеристики регистрации импульсов нейронов.

6. Магнитоэнцефалография и МРТ: что между ними общего? В чем специфичность каждого метода.

7. Что фиксирует электроэнцефалогафия? Дайте характеристику волнового диапазона ЭЭГ.

8. Как ССП связаны с другими методами? Дайте характеристику этого метода.

Рекомендуемая литература

Думенко В.Н. Высокочастотная электроэнцефалограмма: результаты и перспективы. 1997.

Магнитный резонанс в медицине / под ред. П.А. Ринка. М., 1995.

Труш В.Д. Кориневский А.В. ЭВМ в нейрофизиологических исследованиях. – М.: Наука. 1978.

Методы исследования в психофизиологии. – Изд-во СПб. Ун-та, 1994.

Рутман Э.М. Вызванные потенциалы в психологии и психофизиологии. М., 1975.

Шевелев И.А., Кузнецов Г.Д., Цыкалова Е.Н. Термоэнцефалоскопия. М., 1989.

Тема 2. Кодирование информации в нервной системе. Восприятие

В коре мозга сигналы кодируются также последовательностью включения параллельно работающих нейронных каналов, синхронностью ритмических импульсных разрядов возбужденных нейронов, изменением их числа. В коре одним из основных используемых способов становится позиционное кодирование. Оно заключается в том, что какой-то признак раздражителя вызывает возбуждение определенного нейрона или небольшой группы нейронов, расположенных в определенном месте нейронного слоя. Например, возбуждение небольшой локальной группы нейронов зрительной коры означает, что в определенной части поля зрения появилась световая полоска определенного размера и ориентации. Возбуждение определенных нейронов височной коры сигнализирует о появлении в поле зрения знакомого лица. Для периферических отделов сенсорной системы типично временное кодирование признаков раздражителя, а на высших уровнях происходит переход к преимущественно пространственному (в основном позиционному) коду.

2.2 Восприятие осуществляется с помощью воспринимающих элементов (рецепторов) сенсорных систем. Сенсорные сигналы несут в мозг внешнюю информацию, необходимую для ориентации во внешней среде и для оценки состояния самого организма. Эти сигналы возникают в рецепторах и передаются в мозг через цепи нейронов и связывающих их нервных волокон сенсорной системы. Процесс передачи сенсорных сигналов сопровождается их многократными преобразованиями и перекодированием на всех уровнях сенсорной системы и завершается опознанием сенсорного образа.

Каждая сенсорная система выполняет ряд основных функций, или операций с сенсорными сигналами, Эти функции таковы: обнаружение сигналов, их различение, передача, преобразование и кодирование, а также детектирование признаков сенсорного образа и его опознание. Обнаружение и первичное различение сигналов обеспечивается уже рецепторами, а их детектирование и опознание – нейронами корковых уровней сенсорной системы. Передачу, преобразование и кодирование сигналов осуществляют нейроны всех уровней системы.

Рецептором называют специализированную клетку, эволюционно приспособленную к восприятию из внешней или внутренней среды определенного раздражителя и к преобразованию его энергии из физической или химической формы в форму нервного возбуждения.

Существует несколько классификаций рецепторов. Наиболее простая основывается на характере ощущений, возникающих у человека при их раздражении. Различают зрительные, слуховые, обонятельные, вкусовые, осязательные рецепторы, терморецепторы, проприо- и вестибулорецепторы (рецепторы положения тела и его частей в пространстве). Обсуждается вопрос существования специальных рецепторов боли. По расположению рецепторы разделяют на экстерорецепторы (внешние) и интерорецепторы (внутренние). К экстерорецепторам относятся слуховые, зрительные, обонятельные, вкусовые и осязательные рецепторы. К интерорецепторам относятся вестибулорецепторы и проприорецепторы, а также интерорецепторы, сигнализирующие о состоянии внутренних органов. По характеру контакта с внешней средой рецепторы делятся на дистантные, получающие информацию на расстоянии от источника раздражения (зрительные, слуховые и обонятельные), и контактные - возбуждающиеся при непосредственном соприкосновении с раздражителем (вкусовые и тактильные).

В зависимости от природы раздражителя, на котором они специализированы, существуют: 1) фоторецепторы; 2) механорецепторы (слуховые, вестибулярные, тактильные рецепторы кожи, рецепторы опорно-двигательного аппарата, барорецепторы сердечно-сосудистой системы); 3) хеморецепторы, включающие рецепторы вкуса и обоняния, сосудистые и тканевые рецепторы; 4) терморецепторы (кожи и внутренних органов, а также центральные термочувствительные нейроны) и 5) болевые (ноцицептивные) рецепторы.

При действии стимула в рецепторе происходит преобразование энергии внешнего раздражения в рецепторный сигнал (трансдукция сигнала). Этот процесс включает в себя три основных этапа:

1) взаимодействие стимула с рецепторной белковой молекулой, которая находится в мембране рецептора;

2) усиление и передачу стимула в пределах рецепторной клетки;

3) открывание ионных каналов находящихся в мембране рецептора, через которые начинает течь ионный ток, что, как правило, приводит к деполяризации клеточной мембраны рецепторной клетки (возникновению так называемого рецепторного потенциала). Чувствительность рецепторных элементов к адекватным раздражителям, к восприятию которых они эволюционно приспособлены, предельно высока. Так, обонятельный рецептор может возбудиться при действии одиночной молекулы пахучего вещества, фоторецептор - при действии одиночного кванта света.

Существует так называемая дифференциальная сенсорная чувствительность. Она основана на способности сенсорной системы к различению сигналов. Важная характеристика каждой сенсорной системы – способность замечать различия в свойствах одновременно или последовательно действующих раздражителей. Различение начинается в рецепторах, но в нем участвуют нейроны всех отделов сенсорной системы. Оно характеризует то минимальное различие между стимулами, которое человек может заметить (дифференциальный порог). Порог различения интенсивности раздражителя практически всегда выше ранее действовавшего раздражения на определенную долю (закон Вебера). Так, усиление давления на кожу руки ощущается, если увеличить груз на 3% (к гирьке весом в 100 г надо добавить 3 г, а к гирьке весом в 200 г надо добавить 6 г). Аналогичные соотношения получены для зрения, слуха и других органов чувств человека.

Процессы передачи и преобразования сигналов обеспечивают поступление в высшие сенсорные центры наиболее важной информации о сенсорном событии в такой форме, которая удобна для надежного и быстрого анализа. Что следует считать существенной информацией? В разных условиях и ситуациях это понятие может меняться. Однако имеется некоторое общее свойство, которое универсально отличает существенную информацию от несущественной. Это – степень ее новизны. Ясно, что новые события при прочих равных условиях информационно важнее для организма, чем привычные. Поэтому эволюционно было выработано свойство, прежде всего и быстрее всего передавать в мозг и перерабатывать информацию об изменениях в сенсорной среде. Эти изменения могут быть как временными, так и пространственными.

Для временных преобразований информации во всех сенсорных системах типично сжатие, или временная компрессия сигналов: переход от длительной (тонической) импульсации нейронов на нижних уровнях системы к коротким (фазическим) пачечным разрядам нейронов высоких уровней.

Детектирование сигналов. Детектированием называют избирательное выделение сенсорным нейроном того или иного признака раздражителя, имеющего поведенческое значение. Осуществляют такой анализ нейроны-детекторы, избирательно реагирующие лишь на определенные свойства стимула. Для зрительной коры были описаны нейроны-детекторы, избирательно отвечающие на элементы фигуры – линии, полосы, углы различной величины и направленности. Такие нейроны называют детекторами первого порядка, так как они выделяют наиболее простые признаки сигнала.

Так, в зрительном анализаторе выделяют две системы обработки информации. Первая система опознает объект. Сигналы берут начало от ганглиозных клеток сетчатки первого типа. Затем они проецируются в латеральное коленчатое тело. Вслед за этим сигнал поступает в стриарную кору (V1), от неё в поле 18 (V2), и через экстрастриарную кору (V3, V4, V5),достигает нижневисочной коры. Отдельные признаки объекта обрабатываются параллельно в различных зонах. В V1 локализованы детекторы, чувствительные к различной ориентации линий и их длине. В V3 нейроны реагируют на форму предмета и его более сложные элементы, чем в V1. В зоне V4 расположены константные детекторы цвета. Нейроны коры V5 избирательно отвечают на разные направления и скорости движения объекта. Локальное поражение одной из этих зон нарушает восприятие только цвета, только формы или движения объекта.

Вторая система определяет локализацию объекта во внешнем зрительном поле. Её сигналы поступают от ганглиозных клеток второго типа и проецируются на верхнее двухолмие. Его верхние слои реагируют на зрительные стимулы, а нижние запускают движение глаз (саккаду), амплитуда и направление которой обеспечивают попадание стимула в центральное поле зрения. Сигнал из двухолмия через таламическое ядро – подушку – достигает париетальной коры. Здесь происходит интеграция сигналов от изображения на сетчатке и от движений глаз.

Многие исследователи уподобляют нервную систему компьютеру, регулирующему и координирующему жизнедеятельность организма. Чтобы человек удачно вписался в картину окружающего мира, этому внутреннему компьютеру приходится решать четыре главные задачи. Они являются основными функциями нервной системы.

Актуальность исследования обусловливается возможностью появления биокомпьютеров и вживлением в человеческий организм устройств, управляемых микропроцессором.

Цель: провести аналогию между человеком и компьютером.

1. рассмотреть работу отдельных устройств компьютера;

2. понять, на какое органы человека похожа работа этих устройств;

3. найти общие аспекты.

В данном реферате рассматриваются процессы передачи и кодирования информации, происходящие в нервной системе, с точки зрении информационных технологий, кратко рассказала об искусственных нейронных сетях и о компьютере, способном работать внутри человека.

ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ

1. Нейрон – структурная единица ЦНС

Нейрон состоит из тела (сома с ядром), множества древовидных отростков — дендритов — и длинного аксона.

Рис.1. Нейрон с множеством дендритов, получающий информацию через синаптический контакт с другим нейроном.

Дендриты служат в качестве входных каналов для нервных импульсов от других нейронов. Импульсы поступают в сому, вызывая её специфическое возбуждение, распространяющееся затем по выводному отростку — аксону. Соединяются нейроны с помощью специальных контактов — синапсов, в которых разветвления аксона одного нейрона подходят очень близко (на расстоянии нескольких десятков микронов) к соме или дендритам другого нейрона.

Нейроны, размещающиеся в рецепторах, воспринимают внешние раздражения, в сером веществе ствола головного и спинного мозга — управляют движениями человека (мышцами и железами), в мозге — связывают чувствительные и двигательные нейроны. Последние образуют различные мозговые центры, где происходит преобразование информации, поступившей от внешних раздражителей, в двигательные сигналы.

Как же работает эта система? В нейронах происходят три основных процесса: синаптическое возбуждение, синаптическое торможение и возникновение нервных импульсов. Синаптические процессы обеспечиваются особыми химическими веществами, которые выделяются окончаниями одного нейрона и взаимодействуют с поверхностью другого. Синаптическое возбуждение вызывает ответную реакцию нейрона и при достижении определённого порога переходит в нервный импульс, быстро распространяющийся по отросткам. Торможение, напротив, уменьшает общий уровень возбудимости нейрона.

Принципы кодирования информации в нервной системе

Сегодня можно говорить о нескольких принципах кодирования в нервной системе. Одни из них достаточно просты и характерны для периферического уровня обработки информации, другие — более сложны и характеризуют передачу информации на более высоких уровнях нервной системы, включая кору.

Одним из простых способов кодирования информации признается специфичность рецепторов, избирательно реагирующих на определенные параметры стимуляции, например колбочки с разной чувствительностью к длинам волн видимого спектра, рецепторы давления, болевые, тактильные и др.

Другой способ передачи информации получил название частотного кода. Наиболее явно он связан с кодированием интенсивности раздражения. Частотный способ кодирования информации об интенсивности стимула, включающего операцию логарифмирования, согласуется с психофизическим законом Г. Фехнера о том, что величина ощущения пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя.

Однако позже закон Фехнера был подвергнут серьезной критике. С. Стивене на основании своих психофизических исследований, проведенных на людях с применением звукового, светового и электрического раздражения, взамен закона Фехнера предложил закон степенной функции. Этот закон гласит, что ощущение пропорционально показателю степени стимула, при этом закон Фехнера представляет лишь частный случай степенной зависимости [2].

Анализ передачи сигнала о вибрации от соматических рецепторов показал, что информация о частоте вибрации передается с помощью частоты, а ее интенсивность кодируется числом одновременно активных рецепторов.

Примеры решений задач по астрономии: Фокусное расстояние объектива телескопа составляет 900 мм, а фокусное .

Романтизм как литературное направление: В России романтизм, как литературное направление, впервые появился .

Группы красителей для волос: В индустрии красоты колористами все красители для волос принято разделять на четыре группы.

Кодирование информации в нервной системе

Раздражения, действующие на рецепторы, являются источниками информации для организма о бесконечном разнообразии изменений, происходящих во внешней среде и в его внутреннем состоянии. Получаемая peцептором информация передается затем в центральную нервную систему, где она перерабатывается и анализируется. Передача осуществляется по афферентным нервным волокнам в форме потоков нервных импульсов. Воспринимают ли органы чувств свет или звук, химические или механические воздействия, тепло или холод, информация о них поступает в центральную нервную систему в виде однородных сигналов.

Кодированием информации в нервной системе называется преобразование информации в условную форму — код. Двоичный код в виде различных комбинаций двух цифр — 0 и 1, применяется при вводе информации в электронную цифровую вычислительную машину. Он дает возможность ввести в машину очень большое количество информации о самых различных явлениях и событиях.

Объем информации, могущей быть переданной за единицу времени, определяется количеством двоичных единиц, или бит.

Зная количество импульсов, которое может передать отдельное нервное волокно в секунду, можно измерить емкость отдельного канала передачи информации. Если нервное волокно воспроизводит 100 имп/сек, то это означает, что за каждую 0,01 секунды успевает пройти 1 двоичная единица информации (1 импульс и одна пауза, отделяющая его от следующего импульса); следовательно, отдельное нервное волокно в данном случае передает в 1 секунду 100 бит информации. Учитывая разную группировку импульсов в залпе, зависящую от характера раздражения и свойств рецептора, даже одно нервное волокно может дать широкую возможность различения свойств раздражителя, действовавшего на рецептор.

В зависимости от силы раздражителя, действующего на орган чувств, возбуждается большее или меньшее число рецепторов, импульсы от которыx передаются по разному числу эфферентных нервных волокон. Так как разные рецепторы в пределах одного и того же органа чувств или рецепторного поля рефлекса могут отличаться по своей возбудимости, то при слабом раздражении оказываются возбужденными только наиболее возбудимые; при сильном раздражении возбуждаются и те рецепторы, возбудимость которых низка. К этому надо добавить, что пространственное расположение — топография — возбужденных рецепторов может быть весьма различным в зависимости от того, какая совокупность раздражений действует.

Так, при рассматривании двух разных пейзажей или при прослушивании двух разных музыкальных произведений возбуждаются разные группы рецепторов и залпы нервных импульсов, отличающиеся по частоте и числу, поступают в центральную нервную систему по-разному афферентным волокнам. Эти импульсы, возбуждая множество по-разному локализованных нейронов, являются для них источником чрезвычайно обширной информации. Вся она анализируется центральной нервной системой и ее высшим отделом — корой больших полушарий.

Рис. 191. Фоновая импульсация и реакция на освещение в трех разных волокнах зрительного нерва. Схема (по Р. Граниту). Стрелками отмечено включение и выключение света.
1 —рецептор реагирует на включение света; 2—рецептор реагирует на выключение света; 3 — рецептор реагирует и иа включение и выключение света. До и после начала реакции наблюдается фоновая импульсация.

Ожидайте

Специалист свяжется с Вами сразу в рабочее время с
Пн - Пт с 10:00 - 19:00 МСК

Перезвоните мне

Ваш персональный менеджер: Екатерина
Ответственная и отзывчивая! 😊

Ожидайте

Специалист свяжется с Вами сразу в рабочее время, ежедневно с 10:00 - 19:00 МСК

Перезвоните мне

В теле человека бессчетное количество клеток, каждая из которых имеет собственную функцию.

Бесплатные занятия с логопедом

Бесплатный курс ИКТ для детей

В теле человека бессчетное количество клеток, каждая из которых имеет собственную функцию. Среди них самые загадочные – нейроны, отвечающие за любое совершаемое нами действие. Попробуем разобраться как работают нейроны и в чем их предназначение.

Что такое нейрон (нейронные связи)

Нейроны работают при помощи электрических сигналов и способствуют обработке мозгом поступающей информации для дальнейшей координации производимых телом действий.

К примеру, человек столкнулся с неким значимым событием. Возникает электрохимический толчок (импульс) нейронов, приводящий к возбуждению неровной системы. У человека начинает чаще биться сердце, потеют руки или возникают другие физиологические реакции.

Мы рождаемся с заданным количеством нейронов, но связи между ними еще не сформированы. Нейронная сеть строится постепенно в результате поступающих из вне импульсов. Новые толчки формируют новые нейронные пути, именно по ним в течение жизни побежит аналогичная информация. Мозг воспринимает индивидуальный опыт каждого человека и реагирует на него. К примеру, ребенок, схватился за горячий утюг и отдернул руку. Так у него появилась новая нейронная связь.

Стабильная нейронная сеть выстраивается у ребенка уже к двум годам. Удивительно, но уже с этого возраста те клетки, которые не используются, начинают ослабевать. Но это никак не мешает развитию интеллекта. Наоборот, ребенок познает мир через уже устоявшиеся нейронные связи, а не анализирует бесцельно все вокруг.

Даже у такого малыша есть практический опыт, позволяющий отсекать ненужные действия и стремиться к полезным. Поэтому, например, так сложно отучить ребенка от груди - у него сформировалась крепкая нейронная связь между приложением к материнскому молоку и удовольствию, безопасности, спокойствию.

Познание нового опыта на протяжении всей жизни приводит к отмиранию ненужных нейронных связей и формированию новых и полезных. Этот процесс оптимизирует головной мозг наиболее эффективным для нас образом. Например, люди, проживающие в жарких странах, учатся жить в определенном климате, а северянам нужен совсем другой опыт для выживания.

Сколько нейронов в мозге

Нервные клетки в составе головного мозга занимают порядка 10 процентов, остальные 90 процентов это астроциты и глиальные клетки, но их задача заключается лишь в обслуживании нейронов.

Тем не менее ученые придумали сразу несколько способов для определения количества нейронов у человека:

Рассчитывается число нервных клеток на небольшой части мозга, а затем, количество умножается пропорционально полному объему. Исследователи исходят из постулата о том, что нейроны равномерно распределены в нашем мозге.
Происходит растворение всех мозговых клеток. В результате получается жидкость, в составе которой можно увидеть клеточные ядра. Их можно посчитать. При этом служебные клетки, о которых мы сказали выше, не учитываются.

В результате описанных экспериментов установлено, что число нейронов в головном мозге человека - 85 миллиардов единиц. Ранее, на протяжении многих веков считалось, что нервных клеток больше, порядка 100 миллиардов.

Строение нейрона

На рисунке приведено строение нейрона. Он состоит из основного тела и ядра. От клеточного тела идет ответвление многочисленных волокон, которые именуются дендритами.

Мощные и длинные дендриты называются аксонами, которые в действительности намного длиннее, чем на картинке. Их протяженность варьируется от нескольких миллиметров до более метра.

Аксоны играют ведущую роль в передаче информации между нейронами и обеспечивают работу всей нервной системы.

Место соединения дендрита (аксона) с другим нейроном называется синапсом. Дендриты при наличии раздражителей могут разрастись настолько сильно, что станут улавливать импульсы от других клеток, что приводит к образованию новых синаптических связей.

Синаптические связи играют существенную роль в формировании личности человека. Так, личность с устоявшимся позитивным опытом будет смотреть на жизнь с любовью и надеждой, человек, у которого нейронные связи с негативным зарядом, станет со временем пессимистом.

Виды нейронов и нейронных связей

Нейроны можно обнаружить в различных органах человека, а не исключительно в головном мозге. Большое их количество расположено в рецепторах (глаза, уши, язык, пальцы рук – органы чувств). Совокупность нервных клеток, которые пронизывают наш организм составляет основу периферической нервной системы. Выделим основные виды нейронов.

Самыми загадочными являются промежуточные нейроны. С одной стороны, их работа обуславливает наличие рефлекса: дотронулся до электричества – отдернул руку, полетела пыль –зажмурился. Однако, пока не объяснимо как обмен между волокнами рождает идеи, образы, мысли?

Единственное, что установили ученые, это тот факт, что любой вид мыслительной деятельности (чтение книг, рисование, решение математических задач) сопровождается особой активностью (вспышкой) нервных клеток определенного участка головного мозга.

Функции нейронов

Без нейронов невозможна работа организма человека. Мы увидели, что эти наноклетки отвечают буквально за каждое наше движение, любой поступок. Выполняемые ими функции до настоящего времени в полной мере не изучены и не определены.

Существует несколько классификаций функций нейронов. Мы остановимся на общепринятой в научном мире.

Функция распространения информации

Данная функция:

является основной;
изучена лучше остальных.

Суть ее в том, что нейронами обрабатываются и переносятся в головной мозг все импульсы, которые поступают из окружающего мира или собственного тела. Далее происходит их обработка, подобно тому, как работает поисковик в браузере.

По результатам сканирования сведений из вне, головной мозг в форме обратной связи передает обработанную информацию к органам чувств или мышцам.

Мы не подозреваем, что в нашем теле происходит ежесекундная доставка и переработка информации, не только в голове и на уровне периферической нервной системы.

До настоящего времени создать искусственный интеллект, который бы приблизился к работе нейронных сетей человека, не удалось. У каждого из 85 миллиардов нейронов имеется, как минимум, 10 тысяч обусловленных опытом связей, и все они работают на передачу и обработку информации.

Функция аккумуляции знаний (сохранения опыта)

Человек обладает памятью, возможностью понимать суть вещей, явлений и действий, которые он единожды или многократно повторял. За формирование памяти отвечают именно нейронные клетки, точнее нейротрансмиттеры, связующие звенья между соседними нейронами.

Таким образом, за память отвечает не какая-то отдельная часть мозга, а маленькие белковые мостики между клетками. Человек может потерять память, когда произошло крушение этих нервных связей.

Функция интеграции

Данная функция позволяет взаимодействовать между собой отдельным долям головного мозга. Как мы уже сказали, сигналы от разных органов чувств поступают в разные отделы мозга.

Функция производства белков

Нейроны – настолько полезные клетки, что не ограничиваются только передаточными функциями. Нервные клетки вырабатывают необходимые для жизни человека белки. Опять же ключевую роль в производстве белков имеют нейротрансмиттеры, которые отвечают за память.

Всего в невронах индуцируется порядка 80 белков, вот основные из них, влияющие на самочувствие человека:

Прекращение выработки белков или их выпуск в недостаточном количестве способны привести к тяжелым заболеваниям.

Восстанавливаются ли нервные клетки

При нормальном состоянии организма нейроны могут жить и функционировать очень долго. К сожалению, случается так, что они начинают массово погибать. Причин разрушения нервных волокон может быть много, но до конца механизм их деструкции не изучен.

Установлено, что нервные клетки погибают из-за гипоксии (кислородное голодание). Нейронные сети рушатся при отдельных травмах головного мозга, человек теряет память или утрачивает способность к хранению информации. В этом случае сами нейроны сохранены, но теряется их передаточная функция.

Отсутствие допамина ведет к развитию болезни Паркинсона, а его переизбыток является причиной шизофрении. Почему прекращается выработка белка не известно, спусковой механизм не выявлен.

Гибель нервных клеток происходит при алкоголизации личности. Алкоголик со временем может совершенно деградировать и утратить вкус к жизни.

Формирование нервных клеток происходит при рождении. Долгое время ученые полагали, что со временем нейроны отмирают. Поэтому с возрастом человек утрачивает способность накапливать информацию, хуже соображает. Нарушение функции по выработке допамина и серотонина связывается с наличием практически у всех пожилых людей депрессивных состояний.

Подобно тому, как мы усиливаем бицепс при помощи гантели, активизировать процесс включения новых нервных клеток можно следующими способами:

изучение новых сфер знаний, которые ранее были не нужны или не интересны. К примеру, математику можно начать изучать живопись, а юристу – основы физики.
через постановку сложных задач и поиск их решения;
составлением планов деятельности, которые включают в себя множество исходных данных.

Механизм возрождения прост. У нас имеются совершенно не задействованные новые клетки, которые нужно заставить работать, а сделать это можно лишь путем постановки новых задач и изучения неизвестных предметных сфер.

Читайте также: