मानवी शरीर ही एक अत्यंत जटिल आणि संतुलित प्रणाली आहे जी स्पष्ट नियमांनुसार कार्य करते. शिवाय, बाहेरून असे दिसते की सर्वकाही अगदी सोपे आहे, परंतु खरं तर आपले शरीर प्रत्येक पेशी आणि अवयवाचा एक अद्भुत संवाद आहे. हे सर्व "ऑर्केस्ट्रा" आयोजित करणे ही मज्जासंस्था आहे, ज्यामध्ये न्यूरॉन्स असतात. आज आम्ही तुम्हाला सांगणार आहोत की मानवी शरीरात न्यूरॉन्स म्हणजे काय आणि ते किती महत्त्वाचे आहेत. शेवटी, ते आपल्या मानसिक आणि शारीरिक आरोग्यासाठी जबाबदार आहेत.

प्रत्येक विद्यार्थ्याला माहित आहे की आपला मेंदू आणि मज्जासंस्था आपल्यावर नियंत्रण ठेवते. आपल्या शरीरातील हे दोन ब्लॉक पेशींद्वारे दर्शविले जातात, ज्यापैकी प्रत्येकाला नर्व्ह न्यूरॉन म्हणतात. या पेशी न्यूरॉनपासून न्यूरॉन आणि मानवी अवयवांच्या इतर पेशींमध्ये आवेग प्राप्त करण्यासाठी आणि प्रसारित करण्यासाठी जबाबदार असतात.

न्यूरॉन्स काय आहेत हे अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यासाठी, त्यांना मज्जासंस्थेचा सर्वात महत्वाचा घटक म्हणून प्रस्तुत केले जाऊ शकते, जे केवळ एक संवाहक भूमिकाच नाही तर कार्यशील देखील करते. आश्चर्याची गोष्ट म्हणजे, आतापर्यंत, न्यूरोफिजियोलॉजिस्ट न्यूरॉन्स आणि माहिती प्रसारित करण्याच्या त्यांच्या कार्याचा अभ्यास करत आहेत. अर्थात, त्यांनी त्यांच्या वैज्ञानिक संशोधनात मोठे यश मिळवले आहे आणि आपल्या शरीरातील अनेक रहस्ये उघड करण्यात यशस्वी झाले आहेत, परंतु तरीही ते न्यूरॉन्स म्हणजे काय या प्रश्नाचे उत्तर देऊ शकत नाहीत.

तंत्रिका पेशी: वैशिष्ट्ये

न्यूरॉन्स पेशी आहेत आणि अनेक प्रकारे त्यांचे इतर "भाऊ" सारखेच असतात जे आपले शरीर बनवतात. परंतु त्यांच्याकडे अनेक वैशिष्ट्ये आहेत. त्यांच्या संरचनेमुळे, मानवी शरीरातील अशा पेशी, एकत्रित केल्यावर, एक मज्जातंतू केंद्र तयार करतात.

न्यूरॉनमध्ये न्यूक्लियस असतो आणि त्याच्याभोवती संरक्षणात्मक आवरण असते. हे इतर सर्व पेशींशी संबंधित बनवते, परंतु समानता तिथेच संपते. चेतापेशीची इतर वैशिष्ट्ये खरोखरच अद्वितीय बनवतात:

• न्यूरॉन्स विभाजित होत नाहीत

मेंदूचे न्यूरॉन्स (मेंदू आणि पाठीचा कणा) विभागत नाहीत. हे आश्चर्यकारक आहे, परंतु ते त्यांच्या देखाव्यानंतर लगेच विकसित होणे थांबवतात. शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की एक विशिष्ट पूर्ववर्ती पेशी न्यूरॉनच्या पूर्ण विकासापूर्वीच विभाजन पूर्ण करते. भविष्यात, ते केवळ कनेक्शन वाढवते, परंतु शरीरात त्याचे प्रमाण नाही. मेंदू आणि मध्यवर्ती मज्जासंस्थेचे अनेक रोग या वस्तुस्थितीशी संबंधित आहेत. वयानुसार, न्यूरॉन्सचा काही भाग मरतो आणि उर्वरित पेशी, व्यक्तीच्या कमी क्रियाकलापांमुळे, कनेक्शन तयार करू शकत नाहीत आणि त्यांचे "भाऊ" बदलू शकत नाहीत. हे सर्व शरीरात असंतुलन आणि काही प्रकरणांमध्ये मृत्यूकडे जाते.

• तंत्रिका पेशी माहिती प्रसारित करतात

न्यूरॉन्स प्रक्रियांच्या मदतीने माहिती प्रसारित आणि प्राप्त करू शकतात - डेंड्राइट्स आणि ऍक्सॉन. ते रासायनिक अभिक्रियांच्या मदतीने विशिष्ट डेटा जाणण्यास सक्षम आहेत आणि त्यास विद्युत आवेग मध्ये रूपांतरित करतात, जे शरीराच्या आवश्यक पेशींमध्ये सिनॅप्स (कनेक्शन) द्वारे जातात.

शास्त्रज्ञांनी तंत्रिका पेशींचे वेगळेपण सिद्ध केले आहे, परंतु खरं तर त्यांना आता न्यूरॉन्सबद्दल फक्त 20% माहिती आहे जे ते लपवतात. न्यूरॉन्सची क्षमता अद्याप उघड झालेली नाही, वैज्ञानिक जगात असे मत आहे की तंत्रिका पेशींच्या कार्याचे एक रहस्य उघड करणे दुसर्या रहस्याची सुरुवात होते. आणि ही प्रक्रिया अंतहीन असल्याचे दिसते.

शरीरात किती न्यूरॉन्स असतात?

ही माहिती निश्चितपणे ज्ञात नाही, परंतु न्यूरोफिजियोलॉजिस्ट सूचित करतात की मानवी शरीरात शंभर अब्जांहून अधिक चेतापेशी आहेत. त्याच वेळी, एका पेशीमध्ये दहा हजार सायनॅप्स तयार करण्याची क्षमता असते, ज्यामुळे तुम्हाला इतर पेशी आणि न्यूरॉन्सशी जलद आणि कार्यक्षमतेने संवाद साधता येतो.

न्यूरॉन्सची रचना

प्रत्येक चेतापेशीचे तीन भाग असतात:

• न्यूरॉन बॉडी (सोमा);
• डेंड्राइट्स;
• axons

सेल बॉडीमध्ये कोणती प्रक्रिया प्रथम विकसित होते हे अद्याप अज्ञात आहे, परंतु त्यांच्यामधील जबाबदाऱ्यांचे वितरण अगदी स्पष्ट आहे. ऍक्सॉन न्यूरॉन प्रक्रिया सहसा एकाच प्रतमध्ये तयार होते, परंतु तेथे बरेच डेंड्राइट्स असू शकतात. त्यांची संख्या काहीवेळा अनेकशेपर्यंत पोहोचते, चेतापेशीमध्ये जितके जास्त डेंड्राइट्स असतात, तितक्या जास्त पेशींशी संबंधित असू शकतात. याव्यतिरिक्त, शाखांचे विस्तृत नेटवर्क आपल्याला कमीत कमी वेळेत बरीच माहिती हस्तांतरित करण्याची परवानगी देते.

शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की प्रक्रियेच्या निर्मितीपूर्वी, न्यूरॉन संपूर्ण शरीरात स्थायिक होतो आणि ते दिसल्यापासून ते बदल न करता एकाच ठिकाणी आहे.

तंत्रिका पेशींद्वारे माहितीचे प्रसारण

न्यूरॉन्स किती महत्त्वाचे आहेत हे समजून घेण्यासाठी, ते माहिती प्रसारित करण्याचे त्यांचे कार्य कसे करतात हे समजून घेणे आवश्यक आहे. न्यूरोनल आवेग रासायनिक आणि विद्युत स्वरूपात हलविण्यास सक्षम आहेत. न्यूरॉन डेंड्राइटची प्रक्रिया प्रेरणा म्हणून माहिती प्राप्त करते आणि ती न्यूरॉनच्या शरीरात प्रसारित करते, ऍक्सॉन इतर पेशींना इलेक्ट्रॉनिक आवेग म्हणून प्रसारित करते. दुसर्‍या न्यूरॉनच्या डेंड्राइट्सना ताबडतोब किंवा न्यूरोट्रांसमीटर (रासायनिक ट्रान्समीटर) च्या मदतीने इलेक्ट्रॉनिक आवेग जाणवते. न्यूरोट्रांसमीटर न्यूरॉन्सद्वारे कॅप्चर केले जातात आणि नंतर त्यांचे स्वतःचे म्हणून वापरले जातात.

प्रक्रियेच्या संख्येनुसार न्यूरॉन्सचे प्रकार

शास्त्रज्ञांनी, तंत्रिका पेशींच्या कार्याचे निरीक्षण करून, त्यांच्या वर्गीकरणाचे अनेक प्रकार विकसित केले आहेत. त्यापैकी एक प्रक्रियांच्या संख्येनुसार न्यूरॉन्स विभाजित करतो:

• एकध्रुवीय;
• स्यूडो-युनिपोलर;
• द्विध्रुवीय;
• बहुध्रुवीय;
• axon-मुक्त.

क्लासिक न्यूरॉन बहुध्रुवीय मानला जातो, त्यात एक लहान अक्षता आणि डेंड्राइट्सचे जाळे असते. सर्वात खराब अभ्यास नॉन-अॅक्सॉन मज्जातंतू पेशी आहेत, शास्त्रज्ञांना फक्त त्यांचे स्थान माहित आहे - पाठीचा कणा.

रिफ्लेक्स आर्क: व्याख्या आणि संक्षिप्त वर्णन

न्यूरोफिजिक्समध्ये "रिफ्लेक्स आर्क न्यूरॉन्स" अशी संज्ञा आहे. त्याशिवाय, तंत्रिका पेशींचे कार्य आणि महत्त्व यांचे संपूर्ण चित्र मिळवणे खूप कठीण आहे. मज्जासंस्थेवर परिणाम करणाऱ्या उत्तेजनांना रिफ्लेक्सेस म्हणतात. ही आपल्या मध्यवर्ती मज्जासंस्थेची मुख्य क्रिया आहे, ती रिफ्लेक्स आर्कच्या मदतीने केली जाते. हे एक प्रकारचा रस्ता म्हणून प्रस्तुत केले जाऊ शकते ज्याच्या बाजूने आवेग न्यूरॉनपासून क्रियेच्या (रिफ्लेक्स) अंमलबजावणीपर्यंत जातो.

हा मार्ग अनेक टप्प्यात विभागला जाऊ शकतो:

• डेंड्राइट्सद्वारे चिडचिड झाल्याची समज;
• सेल बॉडीमध्ये आवेग ट्रान्समिशन;
• माहितीचे विद्युत आवेग मध्ये रूपांतर;
• शरीरात आवेग प्रसारित करणे;
• एखाद्या अवयवाच्या क्रियाकलापात बदल (उत्तेजनाची शारीरिक प्रतिक्रिया).

रिफ्लेक्स आर्क्स भिन्न असू शकतात आणि त्यात अनेक न्यूरॉन्स असतात. उदाहरणार्थ, दोन चेतापेशींपासून एक साधा रिफ्लेक्स आर्क तयार होतो. त्यापैकी एक माहिती प्राप्त करतो आणि दुसरा मानवी अवयवांना विशिष्ट क्रिया करण्यास प्रवृत्त करतो. सहसा अशा क्रियांना बिनशर्त प्रतिक्षेप म्हणतात. जेव्हा एखादी व्यक्ती मारली जाते, उदाहरणार्थ, गुडघ्यावर, आणि गरम पृष्ठभागाला स्पर्श केल्यास असे होते.

मूलभूतपणे, एक साधा रिफ्लेक्स आर्क पाठीच्या कण्यातील प्रक्रियेद्वारे आवेग चालवतो, एक जटिल रिफ्लेक्स आर्क थेट मेंदूला आवेग चालवतो, जो यामधून, त्यावर प्रक्रिया करतो आणि तो संचयित करू शकतो. नंतर, समान प्रेरणा मिळाल्यावर, मेंदू विशिष्ट क्रिया करण्यासाठी अवयवांना आवश्यक आदेश पाठवतो.

कार्यक्षमतेनुसार न्यूरॉन्सचे वर्गीकरण

न्यूरॉन्सचे त्यांच्या हेतूनुसार वर्गीकरण केले जाऊ शकते, कारण तंत्रिका पेशींचा प्रत्येक गट विशिष्ट क्रियांसाठी डिझाइन केलेला आहे. न्यूरॉन्सचे प्रकार खालीलप्रमाणे सादर केले जातात:

1. संवेदनशील

या चेतापेशी चिडचिड जाणण्यासाठी आणि मेंदूकडे पुनर्निर्देशित केलेल्या आवेगात रूपांतरित करण्यासाठी डिझाइन केल्या आहेत.

ते माहिती जाणून घेतात आणि शरीराच्या आणि मानवी अवयवांच्या हालचालीत असलेल्या स्नायूंना एक आवेग प्रसारित करतात.

3. समाविष्ट करणे

हे न्यूरॉन्स जटिल कार्य करतात, ते संवेदी आणि मोटर तंत्रिका पेशींमधील साखळीच्या मध्यभागी असतात. अशा न्यूरॉन्स माहिती प्राप्त करतात, प्राथमिक प्रक्रिया करतात आणि आवेग-आदेश प्रसारित करतात.

4. सचिव

सेक्रेटरी मज्जातंतू पेशी न्यूरोहॉर्मोन्सचे संश्लेषण करतात आणि मोठ्या संख्येने झिल्लीच्या पिशव्यांसह एक विशेष रचना असते.

मोटर न्यूरॉन्स: वैशिष्ट्यपूर्ण

इफरेंट न्यूरॉन्स (मोटर) ची रचना इतर चेतापेशींसारखी असते. त्यांचे डेंड्राइट्सचे जाळे सर्वात शाखायुक्त आहे आणि अक्ष स्नायू तंतूपर्यंत पसरलेले आहे. त्यांच्यामुळे स्नायू आकुंचन पावतात आणि सरळ होतात. मानवी शरीरातील सर्वात लांब मोटर न्यूरॉनचा फक्त अक्षता असतो, जो कमरेच्या प्रदेशातून पायाच्या पायापर्यंत जातो. सरासरी, त्याची लांबी सुमारे एक मीटर आहे.

जवळजवळ सर्व अपरिहार्य न्यूरॉन्स रीढ़ की हड्डीमध्ये स्थित असतात, कारण ते आपल्या बहुतेक बेशुद्ध हालचालींसाठी जबाबदार असतात. हे केवळ बिनशर्त प्रतिक्षेपांवरच लागू होत नाही (उदाहरणार्थ, लुकलुकणे), परंतु आपण ज्याचा विचार करत नाही अशा कोणत्याही क्रियांना देखील लागू होते. जेव्हा आपण एखाद्या वस्तूकडे डोकावतो तेव्हा मेंदू ऑप्टिक नर्व्हला आवेग पाठवतो. परंतु नेत्रगोलकाची डाव्या आणि उजवीकडे हालचाल पाठीच्या कण्यातील कमांडद्वारे केली जाते, या बेशुद्ध हालचाली आहेत. म्हणून जसजसे आपण वय वाढतो, बेशुद्ध सवयींच्या क्रियांचा पूल वाढत जातो, तसतसे मोटर न्यूरॉन्सचे महत्त्व नवीन प्रकाशात दिसून येते.

मोटर न्यूरॉन्सचे प्रकार

या बदल्यात, अपरिहार्य पेशींचे विशिष्ट वर्गीकरण असते. ते खालील दोन प्रकारांमध्ये विभागलेले आहेत:

• a-motoneurons;
• y-मोटर न्यूरॉन्स.

पहिल्या प्रकारच्या न्यूरॉनमध्ये दाट फायबर रचना असते आणि ते विविध स्नायू तंतूंना जोडलेले असते. असा एक न्यूरॉन वेगवेगळ्या संख्येच्या स्नायूंचा वापर करू शकतो.

Y-motoneurons त्यांच्या "भाऊ" पेक्षा किंचित कमकुवत आहेत, ते एकाच वेळी अनेक स्नायू तंतू वापरू शकत नाहीत आणि स्नायूंच्या तणावासाठी जबाबदार आहेत. आपण असे म्हणू शकतो की दोन्ही प्रकारचे न्यूरॉन्स हे मोटर क्रियाकलाप नियंत्रित करणारे अवयव आहेत.

मोटर न्यूरॉन्सला कोणते स्नायू जोडलेले असतात?

न्यूरॉन्सचे अक्ष अनेक प्रकारच्या स्नायूंशी संबंधित आहेत (ते कामगार आहेत), ज्याचे वर्गीकरण खालीलप्रमाणे आहे:

• प्राणी
• वनस्पतिजन्य

स्नायूंचा पहिला गट कंकाल स्नायूंद्वारे दर्शविला जातो आणि दुसरा गुळगुळीत स्नायूंच्या श्रेणीशी संबंधित आहे. स्नायू फायबरला जोडण्याच्या पद्धती देखील भिन्न आहेत. न्यूरॉन्सच्या संपर्काच्या ठिकाणी कंकाल स्नायू एक प्रकारचे प्लेक्स तयार करतात. ऑटोनॉमिक न्यूरॉन्स गुळगुळीत स्नायूंशी लहान सूज किंवा पुटिकांद्वारे संवाद साधतात.

निष्कर्ष

चेतापेशींच्या अनुपस्थितीत आपले शरीर कसे कार्य करेल याची कल्पना करणे अशक्य आहे. प्रत्येक सेकंदात ते आश्चर्यकारकपणे जटिल कार्य करतात, आपल्या भावनिक स्थितीसाठी, चव प्राधान्ये आणि शारीरिक क्रियाकलापांसाठी जबाबदार असतात. न्यूरॉन्सने अद्याप त्यांची अनेक रहस्ये उघड केलेली नाहीत. शेवटी, न्यूरॉन्सच्या पुनर्प्राप्ती न होण्याबद्दलचा सर्वात सोपा सिद्धांत देखील काही शास्त्रज्ञांमध्ये बरेच विवाद आणि प्रश्न निर्माण करतो. ते हे सिद्ध करण्यास तयार आहेत की काही प्रकरणांमध्ये, तंत्रिका पेशी केवळ नवीन कनेक्शन तयार करण्यास सक्षम नाहीत तर स्वतःचे पुनरुत्पादन देखील करतात. अर्थात, हा फक्त एक सिद्धांत आहे, परंतु तो व्यवहार्य ठरू शकतो.

मध्यवर्ती मज्जासंस्थेच्या कार्याच्या अभ्यासावर काम करणे अत्यंत महत्वाचे आहे. खरंच, या क्षेत्रातील शोधांमुळे, फार्मासिस्ट मेंदूच्या क्रियाकलापांना सक्रिय करण्यासाठी नवीन औषधे विकसित करण्यास सक्षम असतील आणि मनोचिकित्सक आता असाध्य वाटत असलेल्या अनेक रोगांचे स्वरूप अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेतील.

मज्जासंस्था हा आपल्या शरीराचा सर्वात जटिल आणि थोडा अभ्यास केलेला भाग आहे. त्यात 100 अब्ज पेशी असतात - न्यूरॉन्स आणि ग्लिअल पेशी, जे सुमारे 30 पट जास्त असतात. आमच्या काळापर्यंत, शास्त्रज्ञांनी केवळ 5% तंत्रिका पेशींचा अभ्यास केला आहे. बाकीचे सर्व अजूनही एक रहस्य आहे जे डॉक्टर कोणत्याही प्रकारे सोडवण्याचा प्रयत्न करीत आहेत.

न्यूरॉन: रचना आणि कार्ये

न्यूरॉन हा मज्जासंस्थेचा मुख्य संरचनात्मक घटक आहे, जो न्यूरोरेफेक्टर पेशींपासून विकसित झाला आहे. चेतापेशींचे कार्य आकुंचनाद्वारे उत्तेजनांना प्रतिसाद देणे आहे. हे असे पेशी आहेत जे विद्युत आवेग, रासायनिक आणि यांत्रिक माध्यमांचा वापर करून माहिती प्रसारित करण्यास सक्षम आहेत.

कार्ये करण्यासाठी, न्यूरॉन्स मोटर, संवेदी आणि मध्यवर्ती आहेत. संवेदी मज्जातंतू पेशी रिसेप्टर्सपासून मेंदू, मोटर पेशी - स्नायूंच्या ऊतींमध्ये माहिती प्रसारित करतात. इंटरमीडिएट न्यूरॉन्स दोन्ही कार्ये करण्यास सक्षम आहेत.

शारीरिकदृष्ट्या, न्यूरॉन्समध्ये शरीर आणि दोन प्रकारच्या प्रक्रिया असतात - अॅक्सॉन आणि डेंड्राइट्स. बहुतेकदा अनेक डेंड्राइट्स असतात, त्यांचे कार्य इतर न्यूरॉन्समधून सिग्नल उचलणे आणि न्यूरॉन्स दरम्यान कनेक्शन तयार करणे आहे. ऍक्सॉन्स इतर मज्जातंतू पेशींना समान सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत. बाहेर, न्यूरॉन्स एका विशेष झिल्लीने झाकलेले असतात, एक विशेष प्रथिने - मायलिन. हे संपूर्ण मानवी जीवनात आत्म-नूतनीकरणासाठी प्रवण आहे.

ते कशासारखे दिसते समान तंत्रिका आवेग प्रसारित करणे? आपण तळण्याचे पॅनच्या गरम हँडलवर हात ठेवल्याची कल्पना करूया. त्या क्षणी, बोटांच्या स्नायूंच्या ऊतीमध्ये स्थित रिसेप्टर्स प्रतिक्रिया देतात. आवेगांच्या मदतीने ते मुख्य मेंदूला माहिती पाठवतात. तेथे, माहिती "पचली" जाते आणि एक प्रतिसाद तयार केला जातो, जो स्नायूंना परत पाठविला जातो, जळजळीच्या संवेदनाद्वारे व्यक्तिनिष्ठपणे प्रकट होतो.

न्यूरॉन्स, ते बरे होतात का?

अगदी बालपणातही, माझ्या आईने आम्हाला सांगितले: मज्जासंस्थेची काळजी घ्या, पेशी पुनर्प्राप्त होत नाहीत. मग असा वाक्प्रचार कसा तरी भयावह वाटला. जर पेशी पुनर्संचयित होत नाहीत तर काय करावे? त्यांच्या मृत्यूपासून स्वतःचे रक्षण कसे करावे? अशा प्रश्नांची उत्तरे आधुनिक विज्ञानाने द्यायला हवीत. सर्वसाधारणपणे, सर्वकाही इतके वाईट आणि भयानक नसते. संपूर्ण शरीरात पुनर्संचयित करण्याची उत्तम क्षमता आहे, मज्जातंतू पेशी का करू शकत नाहीत. खरंच, मेंदूच्या दुखापतीनंतर, स्ट्रोकनंतर, जेव्हा मेंदूच्या ऊतींना लक्षणीय नुकसान होते, तेव्हा ते कसे तरी त्याचे गमावलेले कार्य परत मिळवते. त्यानुसार, चेतापेशींमध्ये काहीतरी घडते.

गर्भधारणेच्या वेळी देखील, चेतापेशींचा मृत्यू शरीरात “प्रोग्राम” केला जातो. काही अभ्यास मृत्यूबद्दल बोलतात प्रति वर्ष 1% न्यूरॉन्स. या प्रकरणात, 20 वर्षांमध्ये, एखाद्या व्यक्तीला सर्वात सोप्या गोष्टी करणे अशक्य होईपर्यंत मेंदू थकून जाईल. परंतु असे होत नाही, आणि मेंदू वृद्धापकाळात पूर्णपणे कार्य करण्यास सक्षम असतो.

प्रथम, शास्त्रज्ञांनी प्राण्यांमध्ये तंत्रिका पेशींच्या पुनर्संचयित करण्याचा अभ्यास केला. सस्तन प्राण्यांमध्ये मेंदूला झालेल्या नुकसानीनंतर, असे दिसून आले की विद्यमान चेतापेशी अर्ध्या भागात विभागल्या गेल्या आहेत आणि दोन पूर्ण वाढलेले न्यूरॉन्स तयार झाले आहेत, परिणामी मेंदूची कार्ये पुनर्संचयित केली गेली आहेत. खरे आहे, अशा क्षमता फक्त तरुण प्राण्यांमध्ये आढळल्या. जुन्या सस्तन प्राण्यांमध्ये पेशींची वाढ होत नव्हती. नंतर, उंदरांवर प्रयोग केले गेले, ते एका मोठ्या शहरात लाँच केले गेले, ज्यामुळे त्यांना मार्ग शोधण्यास भाग पाडले. आणि त्यांनी एक मनोरंजक गोष्ट लक्षात घेतली, प्रायोगिक उंदरांमध्ये मज्जातंतू पेशींची संख्या वाढली, सामान्य परिस्थितीत राहणाऱ्यांच्या तुलनेत.

शरीराच्या सर्व ऊतींमध्ये, दुरुस्ती विद्यमान पेशी विभाजित करून होते. न्यूरॉनवर संशोधन केल्यानंतर, डॉक्टरांनी ठामपणे सांगितले: तंत्रिका पेशी विभाजित होत नाही. तथापि, याचा अर्थ काहीही नाही. न्यूरोजेनेसिसद्वारे नवीन पेशी तयार केल्या जाऊ शकतात, जी जन्मपूर्व काळात सुरू होते आणि आयुष्यभर चालू राहते. न्यूरोजेनेसिस हे पूर्ववर्ती - स्टेम पेशींपासून नवीन तंत्रिका पेशींचे संश्लेषण आहे, जे नंतर स्थलांतरित होतात, भिन्न होतात आणि परिपक्व न्यूरॉन्समध्ये बदलतात. चेतापेशींच्या अशा पुनर्संचयनाचा पहिला अहवाल 1962 मध्ये दिसून आला. पण तो कशाचाही पाठींबा नव्हता त्यामुळे काही फरक पडला नाही.

सुमारे वीस वर्षांपूर्वी नवीन संशोधनात असे दिसून आले आहे मेंदूमध्ये न्यूरोजेनेसिस अस्तित्वात आहे. वसंत ऋतूमध्ये खूप गाणे म्हणू लागलेल्या पक्ष्यांमध्ये, चेतापेशींची संख्या दुप्पट झाली. गायन कालावधी संपल्यानंतर, न्यूरॉन्सची संख्या पुन्हा कमी झाली. नंतर हे सिद्ध झाले की मेंदूच्या काही भागांमध्येच न्यूरोजेनेसिस होऊ शकते. त्यापैकी एक वेंट्रिकल्सच्या सभोवतालचे क्षेत्र आहे. दुसरा हिप्पोकॅम्पस आहे, जो मेंदूच्या पार्श्व वेंट्रिकलजवळ स्थित आहे आणि स्मृती, विचार आणि भावनांसाठी जबाबदार आहे. म्हणून, लक्षात ठेवण्याची आणि प्रतिबिंबित करण्याची क्षमता, जीवनभर बदलते, विविध घटकांच्या प्रभावामुळे.

वरीलवरून पाहिल्याप्रमाणे, मेंदूचा अद्याप 95% अभ्यास झालेला नसला तरी, चेतापेशी पुनर्संचयित झाल्याची पुष्टी करणारे पुरेसे तथ्य आहेत.

मेंदू कसा कार्य करतो आणि कृत्रिम बुद्धिमत्ता तयार करण्याचे संभाव्य मार्ग कोणते आहेत या माझ्या दृष्टीनं. तेव्हापासून, लक्षणीय प्रगती झाली आहे. काहीतरी अधिक सखोलपणे समजले गेले, काहीतरी संगणकावर नक्कल केले गेले. काय छान आहे, समविचारी लोक प्रकल्पाच्या कामात सक्रियपणे भाग घेतात.

लेखांच्या या मालिकेत, आम्ही बुद्धिमत्तेच्या संकल्पनेबद्दल बोलण्याची योजना आखत आहोत ज्यावर आम्ही सध्या काम करत आहोत आणि मेंदूच्या मॉडेलिंगच्या क्षेत्रात मूलभूतपणे नवीन असलेल्या काही उपायांचे प्रदर्शन करू. परंतु कथन समजण्यायोग्य आणि सुसंगत होण्यासाठी, त्यात केवळ नवीन कल्पनांचे वर्णनच नाही तर सर्वसाधारणपणे मेंदूच्या कार्याबद्दलची कथा देखील असेल. काही गोष्टी, विशेषत: सुरुवातीला, सोप्या आणि सुप्रसिद्ध वाटू शकतात, परंतु मी तुम्हाला त्या वगळू नका असा सल्ला देईन, कारण ते कथेचा एकंदर पुरावा मोठ्या प्रमाणात निर्धारित करतात.

मेंदूची सामान्य समज

चेतापेशी, ते न्यूरॉन्स देखील आहेत, त्यांच्या तंतूंसह जे सिग्नल प्रसारित करतात, मज्जासंस्था तयार करतात. पृष्ठवंशीयांमध्ये, बहुतेक न्यूरॉन्स क्रॅनियल पोकळी आणि पाठीच्या कालव्यामध्ये केंद्रित असतात. याला मध्यवर्ती मज्जासंस्था म्हणतात. त्यानुसार, मेंदू आणि पाठीचा कणा त्याचे घटक म्हणून ओळखले जातात.

पाठीचा कणा शरीराच्या बहुतेक रिसेप्टर्समधून सिग्नल गोळा करते आणि ते मेंदूला पाठवते. थॅलेमसच्या संरचनेद्वारे, ते वितरित केले जातात आणि सेरेब्रल कॉर्टेक्सवर प्रक्षेपित केले जातात.

सेरेब्रल गोलार्धांच्या व्यतिरिक्त, सेरेबेलम देखील माहिती प्रक्रियेत सामील आहे, जे खरं तर, एक लहान स्वतंत्र मेंदू आहे. सेरेबेलम उत्कृष्ट मोटर कौशल्ये आणि सर्व हालचालींचे समन्वय प्रदान करते.

दृष्टी, श्रवण आणि वास मेंदूला बाह्य जगाविषयी माहितीचा प्रवाह प्रदान करतात. या प्रवाहाचा प्रत्येक घटक, त्याच्या स्वतःच्या मार्गातून जातो, कॉर्टेक्सवर देखील प्रक्षेपित केला जातो. कॉर्टेक्स हा राखाडी पदार्थाचा 1.3 ते 4.5 मिमी जाडीचा थर असतो जो मेंदूचा बाह्य पृष्ठभाग बनवतो. दुमड्यांमुळे तयार होणाऱ्या आकुंचनांमुळे, झाडाची साल अशा प्रकारे पॅक केली जाते की ती उघडल्यापेक्षा तीनपट कमी क्षेत्र व्यापते. एका गोलार्धातील कॉर्टेक्सचे एकूण क्षेत्रफळ अंदाजे 7000 चौ.से.मी.

परिणामी, सर्व सिग्नल कॉर्टेक्सवर प्रक्षेपित केले जातात. प्रक्षेपण तंत्रिका तंतूंच्या बंडलद्वारे केले जाते, जे कॉर्टेक्सच्या मर्यादित भागात वितरीत केले जाते. ज्या क्षेत्रावर बाह्य माहिती किंवा मेंदूच्या इतर भागांची माहिती प्रक्षेपित केली जाते ते कॉर्टिकल क्षेत्र बनते. अशा झोनसाठी कोणते सिग्नल प्राप्त होतात यावर अवलंबून, त्याचे स्वतःचे विशेषीकरण आहे. मोटर कॉर्टेक्स क्षेत्र, संवेदी क्षेत्र, ब्रोकाचे क्षेत्र, वेर्निकचे क्षेत्र, दृश्य क्षेत्र, ओसीपीटल लोब, एकूण सुमारे शंभर भिन्न क्षेत्रे आहेत.

उभ्या दिशेने, झाडाची साल सहसा सहा थरांमध्ये विभागली जाते. या स्तरांना स्पष्ट सीमा नसतात आणि एक किंवा दुसर्या प्रकारच्या सेलच्या प्राबल्य द्वारे निर्धारित केल्या जातात. कॉर्टेक्सच्या वेगवेगळ्या भागात, हे स्तर वेगळ्या, मजबूत किंवा कमकुवतपणे व्यक्त केले जाऊ शकतात. परंतु, सर्वसाधारणपणे, आम्ही असे म्हणू शकतो की कॉर्टेक्स अगदी सार्वत्रिक आहे आणि असे गृहीत धरू की त्याच्या वेगवेगळ्या झोनचे कार्य समान तत्त्वांच्या अधीन आहे.

झाडाची साल च्या थर

अभिवाही तंतू कॉर्टेक्सला सिग्नल वाहून नेतात. ते कॉर्टेक्सच्या III, IV स्तरावर पोहोचतात, जिथे ते अपरिवर्तित फायबर मारतात त्या ठिकाणाजवळील न्यूरॉन्समध्ये वितरित केले जातात. बहुतेक न्यूरॉन्सचे कॉर्टेक्सच्या क्षेत्रामध्ये अक्षीय कनेक्शन असतात. परंतु काही न्यूरॉन्सच्या पलीकडे अक्षता असतात. या अपरिहार्य तंतूंद्वारे, सिग्नल एकतर मेंदूच्या बाहेर जातात, उदाहरणार्थ, कार्यकारी अवयवांकडे, किंवा एखाद्याच्या किंवा इतर गोलार्धातील कॉर्टेक्सच्या इतर भागांमध्ये प्रक्षेपित केले जातात. सिग्नल ट्रान्समिशनच्या दिशेनुसार, अपरिहार्य तंतू सहसा विभागले जातात:

• सहयोगी तंतू जे एका गोलार्धाच्या कॉर्टेक्सच्या वैयक्तिक भागांना जोडतात;
• दोन गोलार्धांच्या कॉर्टेक्सला जोडणारे commissural तंतू;
• प्रक्षेपण तंतू जे कॉर्टेक्सला मध्यवर्ती मज्जासंस्थेच्या खालच्या भागांच्या केंद्रकांशी जोडतात.

जर आपण कॉर्टेक्सच्या पृष्ठभागावर लंब असलेली दिशा घेतली, तर हे लक्षात येते की या दिशेने स्थित न्यूरॉन्स समान उत्तेजनांना प्रतिसाद देतात. न्यूरॉन्सच्या अशा उभ्या मांडणी केलेल्या गटांना कॉर्टिकल स्तंभ म्हणतात.

आपण सेरेब्रल कॉर्टेक्सला मोठ्या कॅनव्हासच्या रूपात कल्पना करू शकता, वेगळ्या झोनमध्ये कापून. प्रत्येक झोनमधील न्यूरोनल क्रियाकलापांचा नमुना विशिष्ट माहिती एन्कोड करतो. मज्जातंतू तंतूंचे बंडल त्यांच्या कॉर्टिकल झोनच्या पलीकडे विस्तारलेल्या अॅक्सॉनद्वारे तयार होतात, प्रोजेक्शन कनेक्शनची एक प्रणाली बनवतात. प्रत्येक झोनवर काही माहिती प्रक्षेपित केली जाते. शिवाय, एका झोनला एकाच वेळी अनेक माहिती प्रवाह प्राप्त होऊ शकतात, जे स्वतःच्या आणि विरुद्ध गोलार्धाच्या दोन्ही क्षेत्रांमधून येऊ शकतात. माहितीचा प्रत्येक प्रवाह हा मज्जातंतूच्या बंडलच्या अक्षांच्या क्रियाकलापाने काढलेल्या चित्रासारखा असतो. कॉर्टेक्सच्या स्वतंत्र झोनचे कार्य म्हणजे अनेक प्रक्षेपणांची पावती, माहितीचे स्मरण करणे, तिची प्रक्रिया करणे, स्वतःच्या क्रियाकलापांचे चित्र तयार करणे आणि या झोनच्या कार्याच्या परिणामी माहितीचे पुढील प्रक्षेपण.

मेंदूची महत्त्वपूर्ण रक्कम पांढरे पदार्थ आहे. हे न्यूरॉन्सच्या axons द्वारे तयार होते जे समान प्रक्षेपण मार्ग तयार करतात. खालील चित्रात, पांढरा पदार्थ कॉर्टेक्स आणि मेंदूच्या अंतर्गत रचनांमध्ये हलका भराव म्हणून दिसू शकतो.

मेंदूच्या पुढच्या भागात पांढर्या पदार्थाचे वितरण

डिफ्यूज स्पेक्ट्रल एमआरआय वापरुन, वैयक्तिक तंतूंची दिशा शोधणे आणि कॉर्टिकल झोनच्या कनेक्टिव्हिटीचे त्रि-आयामी मॉडेल तयार करणे शक्य झाले (कनेक्टोमिक्स प्रकल्प (कनेक्टोम)).

खालील आकडे लिंक स्ट्रक्चरची चांगली कल्पना देतात (Van J. Wedeen, Douglas L. Rosene, Ruopeng Wang, Guangping Dai, Farzad Mortazavi, Patric Hagmann, Jon H. Kaas, Wen-Yih I. Tseng, 2012).

डाव्या गोलार्धातून दृश्य

मागे दृश्य

उजव्या बाजूचे दृश्य

तसे, मागील दृश्यात, डाव्या आणि उजव्या गोलार्धांच्या प्रोजेक्शन मार्गांची असममितता स्पष्टपणे दृश्यमान आहे. ही विषमता मुख्यत्वे गोलार्ध शिकत असताना प्राप्त होणाऱ्या कार्यांमधील फरक निश्चित करते.

मज्जातंतू

मेंदूचा आधार न्यूरॉन आहे. स्वाभाविकच, न्यूरल नेटवर्क वापरून मेंदूचे मॉडेलिंग त्याच्या ऑपरेशनचे तत्त्व काय आहे या प्रश्नाच्या उत्तराने सुरू होते.

वास्तविक न्यूरॉनचे ऑपरेशन रासायनिक प्रक्रियेवर आधारित आहे. विश्रांतीमध्ये, न्यूरॉनच्या अंतर्गत आणि बाह्य वातावरणामध्ये संभाव्य फरक असतो - झिल्ली क्षमता, जे सुमारे 75 मिलीव्होल्ट आहे. सोडियम-पोटॅशियम पंप म्हणून काम करणार्‍या विशेष प्रोटीन रेणूंच्या कार्यामुळे ते तयार होते. हे पंप, एटीपी न्यूक्लियोटाइडच्या ऊर्जेमुळे, पोटॅशियम आयन आत आणि सोडियम आयन - सेलच्या बाहेर चालवतात. या प्रकरणात प्रथिने एटीपीज म्हणून कार्य करत असल्याने, म्हणजे एटीपीचे हायड्रोलायझेशन करणारे एंजाइम, त्याला असे म्हणतात - "सोडियम-पोटॅशियम एटीपेस". परिणामी, न्यूरॉन चार्ज केलेल्या कॅपेसिटरमध्ये बदलते ज्यामध्ये आत नकारात्मक चार्ज असतो आणि बाहेर सकारात्मक चार्ज असतो.

न्यूरॉनचे आकृती (मारियाना रुईझ विलारियल)

न्यूरॉनची पृष्ठभाग शाखा प्रक्रियांनी झाकलेली असते - डेंड्राइट्स. इतर न्यूरॉन्सचे अक्षताचे टोक डेंड्राइट्सना लागून असतात. ज्या ठिकाणी ते जोडतात त्यांना सायनॅप्स म्हणतात. सिनॅप्टिक परस्परसंवादाद्वारे, न्यूरॉन येणार्‍या सिग्नलला प्रतिसाद देण्यास सक्षम आहे आणि विशिष्ट परिस्थितींमध्ये, स्वतःचा आवेग निर्माण करतो, ज्याला स्पाइक म्हणतात.

सायनॅप्समध्ये सिग्नल ट्रान्समिशन न्यूरोट्रांसमीटर नावाच्या पदार्थांमुळे होते. जेव्हा मज्जातंतू आवेग अक्षतंतुच्या बाजूने सायनॅप्समध्ये प्रवेश करते, तेव्हा ते विशेष वेसिकल्समधून या सायनॅप्सचे वैशिष्ट्य असलेले न्यूरोट्रांसमीटर रेणू सोडते. सिग्नल प्राप्त करणाऱ्या न्यूरॉनच्या झिल्लीवर, प्रथिने रेणू असतात - रिसेप्टर्स. रिसेप्टर्स न्यूरोट्रांसमीटरशी संवाद साधतात.

रासायनिक synapse

सिनॅप्टिक क्लेफ्टमध्ये स्थित रिसेप्टर्स आयनोट्रॉपिक असतात. हे नाव या वस्तुस्थितीवर जोर देते की ते आयन हलविण्यास सक्षम आयन चॅनेल देखील आहेत. न्यूरोट्रांसमीटर रिसेप्टर्सवर अशा प्रकारे कार्य करतात की त्यांचे आयन चॅनेल उघडतात. त्यानुसार, झिल्ली एकतर विध्रुवीकरण किंवा हायपरध्रुवीकरण करते, कोणत्या चॅनेलवर परिणाम होतो आणि त्यानुसार, हा सिनॅप्स कोणत्या प्रकारचा आहे यावर अवलंबून आहे. उत्तेजक सिनॅप्सेसमध्ये, चॅनेल उघडतात ज्यामुळे केशन्स सेलमध्ये प्रवेश करतात - पडदा विध्रुवीकरण करते. इनहिबिटरी सायनॅप्सेसमध्ये, आयन-संवाहक वाहिन्या उघडतात, ज्यामुळे पडदा हायपरपोलरायझेशन होते.

विशिष्ट परिस्थितींमध्ये, सिनॅप्स त्यांची संवेदनशीलता बदलू शकतात, ज्याला सिनॅप्टिक प्लास्टिसिटी म्हणतात. हे या वस्तुस्थितीकडे नेत आहे की एका न्यूरॉनचे सिनॅप्स बाह्य सिग्नलसाठी भिन्न संवेदनशीलता प्राप्त करतात.

त्याच वेळी, अनेक सिग्नल न्यूरॉनच्या सिनॅप्समध्ये प्रवेश करतात. इनहिबिटरी सायनॅप्स सेलच्या आत चार्ज जमा होण्याच्या दिशेने पडदा संभाव्य खेचतात. सिनॅप्स सक्रिय करणे, त्याउलट, न्यूरॉन डिस्चार्ज करण्याचा प्रयत्न करा (खालील आकृती).

रेटिनल गॅंगलियन सेलचे उत्तेजना (ए) आणि प्रतिबंध (बी) (निकॉल्स जे., मार्टिन आर., वॉलास बी., फुच्स पी., 2003)

जेव्हा एकूण क्रियाकलाप दीक्षा उंबरठा ओलांडतो, तेव्हा डिस्चार्ज होतो, ज्याला अॅक्शन पोटेंशिअल किंवा स्पाइक म्हणतात. स्पाइक म्हणजे न्यूरॉन झिल्लीचे तीव्र विध्रुवीकरण, जे विद्युत आवेग निर्माण करते. नाडी निर्मितीची संपूर्ण प्रक्रिया सुमारे 1 मिलीसेकंद चालते. त्याच वेळी, आवेगांचा कालावधी किंवा मोठेपणा हे कारणे किती मजबूत होती यावर अवलंबून नाहीत (खाली आकृती).

गॅंग्लियन सेलच्या क्रिया क्षमतेची नोंदणी (निकॉल्स जे., मार्टिन आर., वॉलास बी., फुच्स पी., 2003)

अणकुचीदार टोकाने भोसकल्यानंतर, आयन पंप न्यूरोट्रांसमीटरचे पुनरुत्पादन सुनिश्चित करतात आणि सिनॅप्टिक क्लेफ्ट साफ करतात. स्पाइकनंतरच्या रीफ्रॅक्टरी कालावधी दरम्यान, न्यूरॉन नवीन आवेग निर्माण करण्यास अक्षम आहे. या कालावधीचा कालावधी न्यूरॉन सक्षम असलेल्या जास्तीत जास्त जनरेशन वारंवारता निर्धारित करतो.

सिनॅप्सेसच्या क्रियेच्या परिणामी उद्भवणाऱ्या स्पाइक्सला इव्होक्ड म्हणतात. इव्होक्ड स्पाइक फ्रिक्वेंसी इनकमिंग सिग्नल न्यूरॉनच्या सिनॅप्सेसच्या संवेदनशीलतेच्या सेटिंगशी किती चांगल्या प्रकारे जुळते हे एन्कोड करते. जेव्हा येणारे सिग्नल न्यूरॉन सक्रिय करणार्‍या संवेदनशील सायनॅप्सवर तंतोतंत पडतात आणि यामुळे प्रतिबंधात्मक सिनॅप्सेसमध्ये येणार्‍या सिग्नलमध्ये व्यत्यय येत नाही, तेव्हा न्यूरॉनचा प्रतिसाद जास्तीत जास्त असतो. अशा संकेतांद्वारे वर्णन केलेल्या प्रतिमेला न्यूरॉनचे उत्तेजक वैशिष्ट्य म्हणतात.

अर्थात, न्यूरॉन्स कसे कार्य करतात याची कल्पना जास्त सरलीकृत केली जाऊ नये. काही न्यूरॉन्समधील माहिती केवळ स्पाइकद्वारेच प्रसारित केली जाऊ शकत नाही, तर त्यांच्या इंट्रासेल्युलर सामग्रीला जोडणार्‍या आणि विद्युत क्षमता थेट प्रसारित करणार्‍या चॅनेलद्वारे देखील प्रसारित केली जाऊ शकते. अशा प्रसारास क्रमिक म्हणतात, आणि जोडणीलाच इलेक्ट्रिकल सायनॅप्स म्हणतात. डेंड्राइट्स, न्यूरॉनच्या शरीराच्या अंतरावर अवलंबून, प्रॉक्सिमल (जवळ) आणि दूरस्थ (दूरस्थ) मध्ये विभागले जातात. डिस्टल डेंड्राइट्स अर्ध-स्वायत्त एकक म्हणून कार्य करणारे विभाग तयार करू शकतात. उत्तेजनाच्या सिनॅप्टिक मार्गांव्यतिरिक्त, अतिरिक्त-सिनॅप्टिक यंत्रणा आहेत ज्यामुळे मेटाबोट्रॉपिक स्पाइक होतात. उत्स्फूर्त क्रियाकलापांव्यतिरिक्त, उत्स्फूर्त क्रियाकलाप देखील आहे. आणि शेवटी, मेंदूचे न्यूरॉन्स ग्लिअल पेशींनी वेढलेले असतात, ज्याचा चालू असलेल्या प्रक्रियांवर देखील महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो.

उत्क्रांतीच्या दीर्घ मार्गाने अनेक यंत्रणा तयार केल्या आहेत ज्यांचा मेंदू त्याच्या कामात वापर करतो. त्यापैकी काही स्वतःच समजू शकतात, इतरांचा अर्थ केवळ जटिल परस्परसंवादाचा विचार केल्यावरच स्पष्ट होतो. त्यामुळे न्यूरॉनचे वरील वर्णन सर्वसमावेशक म्हणून घेऊ नये. सखोल मॉडेल्सकडे जाण्यासाठी, आपल्याला प्रथम न्यूरॉन्सचे "मूलभूत" गुणधर्म समजून घेणे आवश्यक आहे.

1952 मध्ये, अॅलन लॉईड हॉजकिन आणि अँड्र्यू हक्सले यांनी महाकाय स्क्विड ऍक्सन (हॉजकिन, 1952) मध्ये तंत्रिका सिग्नलची निर्मिती आणि प्रसारण नियंत्रित करणार्‍या विद्युत यंत्रणेचे वर्णन केले. ज्याला 1963 मध्ये फिजिओलॉजी किंवा मेडिसिनमधील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले. हॉजकिन-हक्सले मॉडेल सामान्य भिन्न समीकरणांच्या प्रणालीद्वारे न्यूरॉनच्या वर्तनाचे वर्णन करते. ही समीकरणे सक्रिय माध्यमातील ऑटोवेव्ह प्रक्रियेशी संबंधित आहेत. ते अनेक घटक विचारात घेतात, ज्यापैकी प्रत्येकाचा वास्तविक सेलमध्ये स्वतःचा बायोफिजिकल समकक्ष असतो (खालील आकृती). आयन पंप वर्तमान स्रोत I p शी संबंधित आहेत. सेल झिल्लीचा आतील लिपिड थर C m क्षमतेचा कॅपेसिटर बनवतो. सिनॅप्टिक रिसेप्टर्सचे आयन चॅनेल विद्युत चालकता g n प्रदान करतात, जे लागू केलेल्या सिग्नलवर अवलंबून असते, जे वेळेनुसार बदलतात आणि झिल्ली संभाव्य V चे एकूण मूल्य. झिल्लीच्या छिद्रांच्या गळतीमुळे कंडक्टर g L तयार होतो. आयन चॅनेलद्वारे आयनची हालचाल इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडियंट्सच्या कृती अंतर्गत होते, जे इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स E n आणि E L सह व्होल्टेज स्त्रोतांशी संबंधित असतात.

हॉजकिन-हक्सले मॉडेलचे मुख्य घटक

स्वाभाविकच, न्यूरल नेटवर्क तयार करताना, न्यूरॉन मॉडेलला सोपे करण्याची इच्छा असते, त्यात फक्त सर्वात आवश्यक गुणधर्म सोडून. सर्वात प्रसिद्ध आणि लोकप्रिय सरलीकृत मॉडेल मॅककुलोच-पिट्स कृत्रिम न्यूरॉन आहे, जो 1940 च्या दशकाच्या सुरुवातीस विकसित झाला होता (McCulloch J., Pitts W., 1956).


औपचारिक मॅककुलोच-पिट्स न्यूरॉन

अशा न्यूरॉनच्या इनपुटवर सिग्नल पाठवले जातात. हे संकेत भारित बेरीज आहेत. पुढे, एक विशिष्ट नॉन-लाइनर ऍक्टिव्हेशन फंक्शन, उदाहरणार्थ, सिग्मॉइडल, या रेखीय संयोजनावर लागू केले जाते. सहसा, लॉजिस्टिक फंक्शन सिग्मॉइडल फंक्शन म्हणून वापरले जाते:


लॉजिस्टिक फंक्शन

या प्रकरणात, औपचारिक न्यूरॉनची क्रिया म्हणून लिहिली जाते

परिणामी, असे न्यूरॉन थ्रेशोल्ड अॅडरमध्ये बदलते. पुरेशा तीव्र थ्रेशोल्ड फंक्शनसह, न्यूरॉनचा आउटपुट सिग्नल एकतर 0 किंवा 1 असतो. इनपुट सिग्नलची भारित बेरीज आणि न्यूरॉनचे वजन हे दोन प्रतिमांचे आवर्तन आहे: इनपुट सिग्नलची प्रतिमा आणि वर्णन केलेली प्रतिमा न्यूरॉनचे वजन. कन्व्होल्यूशन परिणाम जितका जास्त असेल तितका या प्रतिमांचा पत्रव्यवहार अधिक अचूक असेल. म्हणजेच, न्यूरॉन, खरं तर, पुरवलेले सिग्नल त्याच्या सिनॅप्सेसवर रेकॉर्ड केलेल्या प्रतिमेशी किती समान आहे हे निर्धारित करते. जेव्हा कॉन्व्होल्युशन व्हॅल्यू एका विशिष्ट पातळीपेक्षा जास्त होते आणि थ्रेशोल्ड फंक्शन एकावर स्विच करते, तेव्हा हे न्यूरॉनचे एक मजबूत विधान म्हणून समजले जाऊ शकते की त्याने प्रस्तुत प्रतिमा ओळखली आहे.

वास्तविक न्यूरॉन्स काही प्रकारे मॅककुलोच-पिट्स न्यूरॉन्ससारखे असतात. त्यांच्या स्पाइक्सचे मोठेपणा त्यांना सायनॅप्सवरील कोणत्या सिग्नलमुळे झाले यावर अवलंबून नाही. आपल्याकडे एकतर स्पाइक आहे किंवा आपल्याकडे नाही. परंतु वास्तविक न्यूरॉन्स एका नाडीने नव्हे तर नाडीच्या अनुक्रमाने उत्तेजनास प्रतिसाद देतात. या प्रकरणात, आवेगांची वारंवारता जास्त असते, न्यूरॉनची प्रतिमा वैशिष्ट्य अधिक अचूकपणे ओळखली जाते. याचा अर्थ असा की जर आपण अशा थ्रेशोल्ड अॅडर्सपासून न्यूरल नेटवर्क तयार केले, तर स्थिर इनपुट सिग्नलसह, जरी ते काही प्रकारचे आउटपुट परिणाम देईल, परंतु हा परिणाम वास्तविक न्यूरॉन्स कसे कार्य करतात हे पुनरुत्पादित करण्यापासून दूर असेल. न्यूरल नेटवर्कला जैविक प्रोटोटाइपच्या जवळ आणण्यासाठी, आम्हाला वेळेचे मापदंड लक्षात घेऊन आणि सिग्नलच्या वारंवारता गुणधर्मांचे पुनरुत्पादन करून डायनॅमिक्समध्ये कामाचे अनुकरण करणे आवश्यक आहे.

पण तुम्ही दुसऱ्या मार्गाने जाऊ शकता. उदाहरणार्थ, एखाद्या न्यूरॉनच्या क्रियाकलापाचे सामान्यीकृत वैशिष्ट्य एकल करू शकते, जे त्याच्या आवेगांच्या वारंवारतेशी संबंधित आहे, म्हणजे, विशिष्ट कालावधीत स्पाइकची संख्या. जर आपण अशा वर्णनाकडे गेलो तर आपण न्यूरॉनचा एक साधा रेखीय संयोजक म्हणून विचार करू शकतो.

रेखीय जोडणारा

आउटपुट आणि, त्यानुसार, अशा न्यूरॉन्ससाठी इनपुट सिग्नल यापुढे डिकाटोमस (0 किंवा 1) नाहीत, परंतु एका विशिष्ट स्केलर मूल्याद्वारे व्यक्त केले जातात. सक्रियकरण कार्य नंतर असे लिहिले जाते

आवेग न्यूरॉनच्या तुलनेत रेखीय संयोजक हे मूलभूतपणे वेगळे काहीतरी म्हणून समजले जाऊ नये, ते मॉडेलिंग किंवा वर्णन करताना आपल्याला अधिक वेळ अंतरापर्यंत जाण्याची परवानगी देते. आणि जरी आवेग वर्णन अधिक योग्य असले तरी, बर्याच प्रकरणांमध्ये रेखीय ऍडरमध्ये संक्रमण मॉडेलच्या मजबूत सरलीकरणाद्वारे न्याय्य आहे. शिवाय, स्पाइकिंग न्यूरॉनमध्ये दिसणे कठीण असलेले काही महत्त्वाचे गुणधर्म रेखीय ऍडरसाठी अगदी स्पष्ट आहेत.

14 डिसेंबर 2017

न्यूरॉन्स शरीराच्या पेशींचा एक विशेष गट आहे जो संपूर्ण शरीरात माहिती वितरित करतो. इलेक्ट्रिकल आणि केमिकल सिग्नलचा वापर करून, ते मेंदूला सर्व महत्वाच्या कार्यांचे समन्वय साधण्यास मदत करतात.

सोप्या भाषेत सांगायचे तर, मज्जासंस्थेचे कार्य म्हणजे वातावरणातून किंवा शरीरातून सिग्नल गोळा करणे, परिस्थितीचे मूल्यांकन करणे, त्यांना कसा प्रतिसाद द्यायचा हे ठरविणे (उदाहरणार्थ, हृदय गती बदलणे) आणि काय होत आहे याचा विचार करणे. आणि ते लक्षात ठेवा. ही कार्ये करण्यासाठी मुख्य साधन म्हणजे न्यूरॉन्स, संपूर्ण शरीरात एका जटिल नेटवर्कमध्ये विणलेले.

मेंदूतील न्यूरॉन्सच्या संख्येसाठी सरासरी अंदाज 86 अब्ज आहे, प्रत्येक इतर 1,000 न्यूरॉन्सशी जोडलेले आहे. हे परस्परसंवादाचे अविश्वसनीय नेटवर्क तयार करते. न्यूरॉन हे मज्जासंस्थेचे मूलभूत एकक आहे.

न्यूरॉन्स (मज्जातंतू पेशी) सुमारे 10% मेंदू बनवतात, उर्वरित ग्लिअल पेशी आणि अॅस्ट्रोसाइट्स आहेत, ज्यांचे कार्य न्यूरॉन्सची देखभाल आणि पोषण करणे आहे.

न्यूरॉन कसा दिसतो?

न्यूरॉनची रचना तीन भागांमध्ये विभागली जाऊ शकते:

न्यूरॉन बॉडी (सोमा) - माहिती प्राप्त करते. सेल न्यूक्लियस समाविष्टीत आहे.

डेंड्राइट्स ही लहान प्रक्रिया आहेत जी इतर न्यूरॉन्सकडून माहिती प्राप्त करतात.

ऍक्सॉन ही एक दीर्घ प्रक्रिया आहे जी न्यूरॉनच्या शरीरातून इतर पेशींमध्ये माहिती वाहून नेते. बहुतेकदा, अक्षता इतर न्यूरॉन्सच्या डेंड्राइट्ससह सिनॅप्स (संपर्क) मध्ये समाप्त होते.

डेंड्राइट्स आणि ऍक्सॉन यांना मज्जातंतू तंतू म्हणतात.

अक्षांची लांबी मोठ्या प्रमाणात बदलते, काही मिलिमीटर ते एक मीटर किंवा त्याहून अधिक. सर्वात लांब स्पाइनल गॅंग्लियाचे अक्ष असतात.

न्यूरॉन्सचे प्रकार

न्यूरॉन्सचे वर्गीकरण अनेक पॅरामीटर्सनुसार केले जाऊ शकते, उदाहरणार्थ, रचना किंवा केलेल्या कार्यानुसार.

कार्यावर अवलंबून न्यूरॉन्सचे प्रकार:

इफरेंट (मोटर) न्यूरॉन्स - मध्यवर्ती मज्जासंस्था (मेंदू आणि रीढ़ की हड्डी) पासून शरीराच्या इतर भागांमधील पेशींपर्यंत माहिती वाहून नेतात.

एफेरंट (संवेदनशील) न्यूरॉन्स - संपूर्ण शरीरातून माहिती गोळा करतात आणि मध्यवर्ती मज्जासंस्थेकडे घेऊन जातात.

· इंटरन्यूरॉन्स - न्यूरॉन्स दरम्यान माहिती प्रसारित करते, बहुतेकदा मध्यवर्ती मज्जासंस्थेमध्ये.

न्यूरॉन्स माहिती कशी प्रसारित करतात?

एक न्यूरॉन, इतर पेशींकडून माहिती प्राप्त करतो, तो एक विशिष्ट थ्रेशोल्ड ओलांडत नाही तोपर्यंत तो जमा करतो. त्यानंतर, न्यूरॉन ऍक्सॉनच्या खाली विद्युत आवेग पाठवते - एक क्रिया क्षमता.

ऍक्सॉन झिल्ली ओलांडून विद्युत चार्ज केलेल्या कणांच्या हालचालींमुळे क्रिया क्षमता निर्माण होते.

विश्रांतीच्या वेळी, न्यूरॉनमधील विद्युत चार्ज त्याच्या सभोवतालच्या इंटरसेल्युलर द्रवपदार्थाच्या तुलनेत नकारात्मक असतो. या फरकाला मेम्ब्रेन पोटेंशिअल म्हणतात. सहसा ते 70 मिलिव्होल्ट असते.

जेव्हा न्यूरॉनच्या शरीराला पुरेसा चार्ज प्राप्त होतो आणि तो "आग" होतो, तेव्हा अक्षताच्या समीप भागात विध्रुवीकरण होते - झिल्लीची क्षमता वेगाने वाढते आणि नंतर एका सेकंदाच्या 1/1000 मध्ये खाली येते. ही प्रक्रिया अक्षतंतुच्या समीप विभागाचे विध्रुवीकरण सुरू करते, आणि असेच, जोपर्यंत आवेग अक्षतंतुच्या संपूर्ण लांबीसह प्रवास करत नाही. विध्रुवीकरणाच्या प्रक्रियेनंतर, हायपरपोलरायझेशन होते - विश्रांतीची अल्पकालीन स्थिती, या क्षणी आवेग प्रसारित करणे अशक्य आहे.

क्रिया क्षमता बहुतेकदा पोटॅशियम (K+) आणि सोडियम (Na+) आयनद्वारे तयार केली जाते, जी आंतरकोशिकीय द्रवपदार्थातून आयन वाहिन्यांमधून सेलमध्ये आणि पाठीमागे फिरते, न्यूरॉनचा चार्ज बदलते आणि प्रथम सकारात्मक बनवते आणि नंतर ते कमी करते. .

क्रिया क्षमता सेलला सर्व-किंवा-काहीही तत्त्व प्रदान करते, म्हणजेच एक आवेग एकतर प्रसारित केला जातो किंवा नाही. न्यूरॉनच्या शरीरात कमकुवत सिग्नल जमा होतील जोपर्यंत त्यांचा चार्ज प्रक्रियांद्वारे प्रसारित होण्यासाठी पुरेसा होत नाही.

मायलिन

मायलिन हा एक पांढरा, जाड पदार्थ आहे जो बहुतेक ऍक्सन व्यापतो. हे कोटिंग फायबरला इलेक्ट्रिकल इन्सुलेशन प्रदान करते आणि त्यातून जाणाऱ्या नाडीचा वेग वाढवते.

मायलिनेटेड फायबर विरुद्ध अनमायलिनेटेड.

मायलिन परिघातील श्वान पेशींद्वारे आणि मध्यवर्ती मज्जासंस्थेतील ऑलिगोडेंड्रोसाइट्सद्वारे तयार केले जाते. फायबरच्या ओघात, मायलिन शीथमध्ये व्यत्यय येतो - हे रॅनव्हियरचे नोड्स आहेत. अॅक्शन पोटेंशिअल इंटरसेप्टपासून इंटरसेप्टकडे सरकते, जे वेगवान आवेग प्रेषण सुनिश्चित करते.

मल्टिपल स्क्लेरोसिस, एक सामान्य आणि गंभीर रोग, मायलिन आवरणाच्या नाशामुळे होतो.

सिनॅप्स कसे कार्य करतात

न्यूरॉन्स आणि ऊती ज्यांना ते आवेग प्रसारित करतात ते शारीरिकरित्या स्पर्श करत नाहीत, पेशींमध्ये नेहमीच एक जागा असते - एक सिनॅप्स.

माहिती प्रसारित करण्याच्या पद्धतीनुसार, सायनॅप्स रासायनिक किंवा विद्युत असू शकतात.

रासायनिक synapse

सिग्नलनंतर, न्यूरॉनच्या प्रक्रियेसह पुढे सरकत, सायनॅप्सपर्यंत पोहोचते, दोन न्यूरॉन्समधील जागेत रसायने - न्यूरोट्रांसमीटर (न्यूरोट्रांसमीटर) सोडतात. या जागेला सिनॅप्टिक क्लेफ्ट म्हणतात.

रासायनिक सिनॅप्सच्या संरचनेचे आकृती.

ट्रान्समिटिंग (प्रेसिनॅप्टिक) न्यूरॉनमधून एक न्यूरोट्रांसमीटर, सिनॅप्टिक क्लेफ्टमध्ये प्रवेश करून, प्राप्त करणार्या (पोस्टसिनेप्टिक) न्यूरॉनच्या पडद्यावरील रिसेप्टर्सशी संवाद साधतो, प्रक्रियांची संपूर्ण साखळी सुरू करतो.

रासायनिक सिनॅप्सचे प्रकार:

ग्लूटामेटर्जिक - मध्यस्थ ग्लूटामिक ऍसिड आहे, त्याचा सिनॅप्सवर उत्तेजक प्रभाव आहे;

GABA-ergic - मध्यस्थ गॅमा-aminobutyric ऍसिड (GABA) आहे, सिनॅप्सवर प्रतिबंधात्मक प्रभाव आहे;

कोलिनर्जिक - मध्यस्थ एसिटाइलकोलीन आहे, माहितीचे न्यूरोमस्क्यूलर ट्रान्समिशन करते;

adrenergic - मध्यस्थ एड्रेनालाईन आहे.

इलेक्ट्रिकल सायनॅप्स

मध्यवर्ती मज्जासंस्थेमध्ये इलेक्ट्रिकल सायनॅप्स कमी सामान्य आणि सामान्य आहेत. पेशी विशेष प्रोटीन चॅनेलद्वारे संवाद साधतात. इलेक्ट्रिकल सायनॅप्समधील प्रीसिनॅप्टिक आणि पोस्टसिनेप्टिक झिल्ली एकमेकांच्या अगदी जवळ स्थित असतात, म्हणून आवेग थेट सेलमधून सेलमध्ये जाऊ शकतात.

इलेक्ट्रिकल सायनॅप्सद्वारे आवेग प्रेषणाची गती रासायनिक सिनॅप्सच्या तुलनेत खूप जास्त आहे, म्हणून ते प्रामुख्याने त्या विभागांमध्ये स्थित आहेत जेथे त्वरित प्रतिक्रिया आवश्यक आहे, उदाहरणार्थ, संरक्षणात्मक प्रतिक्षेपांसाठी जबाबदार असलेले.

दोन प्रकारच्या सायनॅप्समधील आणखी एक फरक माहिती हस्तांतरणाच्या दिशेने आहे: जर रासायनिक सायनॅप्स फक्त एकाच दिशेने आवेग प्रसारित करू शकतात, तर इलेक्ट्रिकल सायनॅप्स या अर्थाने सार्वत्रिक आहेत.

निष्कर्ष

न्यूरॉन्स कदाचित शरीरातील सर्वात असामान्य पेशी आहेत. मानवी शरीर करत असलेली प्रत्येक क्रिया न्यूरॉन्सच्या कार्याद्वारे प्रदान केली जाते. एक जटिल न्यूरल नेटवर्क व्यक्तिमत्व आणि चेतनेला आकार देते. ते सर्वात आदिम प्रतिक्षिप्त क्रिया आणि विचारांशी संबंधित सर्वात जटिल प्रक्रियांसाठी जबाबदार आहेत.

जीवनाचे पर्यावरणशास्त्र. विज्ञान आणि शोध: माणसाने समुद्र आणि हवेच्या अंतराळाच्या खोलीवर प्रभुत्व मिळवले, अंतराळातील रहस्ये आणि पृथ्वीच्या आतड्यांमध्ये प्रवेश केला. तो अनेक रोगांचा प्रतिकार करायला शिकला

माणसाने समुद्र आणि हवेच्या खोलवर प्रभुत्व मिळवले, अंतराळातील रहस्ये आणि पृथ्वीच्या आतड्यांमध्ये प्रवेश केला.तो अनेक रोगांचा प्रतिकार करण्यास शिकला आणि दीर्घकाळ जगू लागला.तो जनुकांमध्ये फेरफार करण्याचा प्रयत्न करतो, प्रत्यारोपणासाठी अवयव "वाढतो" आणि क्लोनिंग करून जिवंत प्राणी "निर्माण" करतो.

परंतु त्याच्यासाठी, त्याचा स्वतःचा मेंदू कसा कार्य करतो, सामान्य विद्युत आवेग आणि न्यूरोट्रांसमीटरच्या एका छोट्या संचाच्या मदतीने, मज्जासंस्था केवळ कोट्यवधी शरीराच्या पेशींच्या कार्यात समन्वय साधत नाही तर ते कसे कार्य करते हे सर्वात मोठे रहस्य आहे. शिकण्याची, विचार करण्याची, लक्षात ठेवण्याची, भावनांच्या विस्तृत श्रेणीचा अनुभव घेण्याची क्षमता. .

या प्रक्रिया समजून घेण्याच्या मार्गावर, एखाद्या व्यक्तीने, सर्वप्रथम, वैयक्तिक तंत्रिका पेशी (न्यूरॉन्स) कसे कार्य करतात हे समजून घेणे आवश्यक आहे.

सर्वात मोठे रहस्य - मेंदू कसे कार्य करतो

जिवंत पॉवर ग्रिड्स

ढोबळ अंदाजानुसार, मानवी मज्जासंस्थेमध्ये 100 अब्जाहून अधिक न्यूरॉन्स आहेत. तंत्रिका पेशीच्या सर्व संरचना शरीरासाठी सर्वात महत्वाचे कार्य करण्यावर लक्ष केंद्रित करतात - विद्युत किंवा रासायनिक सिग्नल (मज्जातंतू आवेग) च्या स्वरूपात एन्कोड केलेली माहिती प्राप्त करणे, प्रक्रिया करणे, चालवणे आणि प्रसारित करणे.

न्यूरॉनचा समावेश होतो 3 ते 100 मायक्रॉन व्यासाच्या शरीरातून, ज्यामध्ये न्यूक्लियस, एक विकसित प्रथिने-संश्लेषण करणारे उपकरण आणि इतर ऑर्गेनेल्स, तसेच प्रक्रिया असतात: एक अॅक्सोन आणि अनेक, नियमानुसार, शाखायुक्त डेंड्राइट्स. ऍक्सॉनची लांबी सामान्यत: डेंड्राइट्सच्या आकारापेक्षा लक्षणीयरीत्या ओलांडते, काही प्रकरणांमध्ये ते दहापट सेंटीमीटर किंवा अगदी मीटरपर्यंत पोहोचते.

उदाहरणार्थ, राक्षस स्क्विड अक्षता सुमारे 1 मिमी जाड आणि अनेक मीटर लांब आहे; अशा सोयीस्कर मॉडेलचा फायदा घेण्यात प्रयोगकर्ते अयशस्वी झाले नाहीत आणि स्क्विड न्यूरॉन्सच्या प्रयोगांनी तंत्रिका आवेगांच्या प्रसाराची यंत्रणा स्पष्ट केली.

बाहेर, मज्जातंतू पेशी झिल्ली (सायटोलेमा) ने वेढलेली असते, जी केवळ पेशी आणि वातावरण यांच्यातील पदार्थांची देवाणघेवाण सुनिश्चित करत नाही तर मज्जातंतू आवेग आयोजित करण्यास देखील सक्षम असते.

वस्तुस्थिती अशी आहे की न्यूरॉन झिल्लीच्या आतील पृष्ठभाग आणि बाह्य वातावरणामध्ये, विद्युत क्षमतांमधील फरक सतत राखला जातो. हे तथाकथित "आयन पंप" च्या कार्यामुळे आहे - प्रोटीन कॉम्प्लेक्स जे सक्रियपणे सकारात्मक चार्ज केलेले पोटॅशियम आणि सोडियम आयन झिल्लीद्वारे वाहतूक करतात.

असे सक्रिय हस्तांतरण, तसेच झिल्लीतील छिद्रांद्वारे आयनचे सतत वाहणारे निष्क्रीय प्रसार, विश्रांतीमुळे न्यूरॉन झिल्लीच्या आतील बाजूस बाह्य वातावरणाच्या तुलनेत नकारात्मक चार्ज होतो.

जर न्यूरॉनचे उत्तेजित होणे ठराविक थ्रेशोल्ड मूल्यापेक्षा जास्त असेल, तर उत्तेजित होण्याच्या ठिकाणी रासायनिक आणि विद्युतीय बदलांची मालिका घडते (न्यूरॉनमध्ये सोडियम आयनचा सक्रिय प्रवाह आणि आतील बाजूने चार्जमध्ये अल्पकालीन बदल. पडदा नकारात्मक ते सकारात्मक), जो संपूर्ण मज्जातंतू पेशींमध्ये पसरतो.

साध्या इलेक्ट्रिक डिस्चार्जच्या विपरीत, जो न्यूरॉनच्या प्रतिकारामुळे हळूहळू कमकुवत होईल आणि फक्त थोडे अंतर पार करण्यास सक्षम असेल, प्रसार प्रक्रियेत मज्जातंतू आवेग सतत पुनर्संचयित केले जाते.

तंत्रिका पेशींची मुख्य कार्ये आहेत:

• बाह्य उत्तेजनांची धारणा (रिसेप्टर फंक्शन),
• त्यांची प्रक्रिया (एकात्मिक कार्य),
• मज्जातंतूंच्या प्रभावाचे इतर न्यूरॉन्स किंवा विविध कार्यरत अवयवांमध्ये (प्रभावकारक कार्य) प्रसार.

डेंड्राइट्स—अभियंता त्यांना “रिसीव्हर्स” म्हणतील—मज्जातंतू पेशीच्या शरीरात आवेग पाठवतात, तर अॅक्सॉन—“ट्रांसमीटर”—त्याच्या शरीरातून स्नायू, ग्रंथी किंवा इतर न्यूरॉन्समध्ये जातो.

संपर्क क्षेत्रात

ऍक्सॉनमध्ये हजारो शाखा असतात ज्या इतर न्यूरॉन्सच्या डेंड्राइट्सपर्यंत पसरतात. अक्ष आणि डेंड्राइट्स यांच्यातील कार्यात्मक संपर्काच्या क्षेत्रास म्हणतात सायनॅप्स.

चेतापेशीवर जितके जास्त सिनॅप्स होतात, तितक्या जास्त विविध उत्तेजना जाणवतात आणि परिणामी, त्याच्या क्रियाकलापांवर प्रभावाचे क्षेत्र आणि शरीराच्या विविध प्रतिक्रियांमध्ये तंत्रिका पेशींच्या सहभागाची शक्यता जास्त असते. रीढ़ की हड्डीच्या मोठ्या मोटर न्यूरॉन्सच्या शरीरावर, 20 हजारांपर्यंत सायनॅप्स असू शकतात.

सायनॅप्स इलेक्ट्रिकल सिग्नल्सचे रासायनिक सिग्नलमध्ये रूपांतर करते आणि त्याउलट.उत्तेजनाचे हस्तांतरण जैविक दृष्ट्या सक्रिय पदार्थांच्या मदतीने केले जाते - न्यूरोट्रांसमीटर (एसिटिलकोलीन, एड्रेनालाईन, काही अमीनो ऍसिडस्, न्यूरोपेप्टाइड्स इ.). ओते अॅक्सॉनच्या टोकाला असलेल्या विशेष वेसिकल्समध्ये असतात - प्रीसिनेप्टिक भाग.

जेव्हा मज्जातंतूचा आवेग प्रीसिनॅप्टिक भागापर्यंत पोहोचतो, तेव्हा न्यूरोट्रांसमीटर सिनॅप्टिक क्लेफ्टमध्ये सोडले जातात, ते शरीरावर असलेल्या रिसेप्टर्सला बांधतात किंवा दुसऱ्या न्यूरॉनच्या (पोस्टसिनेप्टिक भाग) प्रक्रियेस बांधतात, ज्यामुळे विद्युत सिग्नलची निर्मिती होते - पोस्टसिनॅप्टिक क्षमता.

इलेक्ट्रिकल सिग्नलची परिमाण थेट न्यूरोट्रांसमीटरच्या प्रमाणात असते.

काही सायनॅप्समुळे न्यूरॉनचे विध्रुवीकरण होते, तर काहींचे हायपरपोलरायझेशन; पूर्वीचे उत्तेजक आहेत, नंतरचे प्रतिबंधात्मक आहेत.

मध्यस्थ सोडणे थांबवल्यानंतर, त्याचे अवशेष सिनॅप्टिक क्लेफ्टमधून काढून टाकले जातात आणि पोस्टसिनॅप्टिक झिल्लीचे रिसेप्टर्स त्यांच्या मूळ स्थितीत परत येतात. शेकडो आणि हजारो उत्तेजक आणि निरोधक आवेगांच्या समीकरणाचा परिणाम, एकाच वेळी न्यूरॉनकडे वाहतो, ते एका विशिष्ट क्षणी मज्जातंतू आवेग निर्माण करेल की नाही हे निर्धारित करते.

न्यूरोकॉम्प्युटर्स

बायोलॉजिकल न्यूरल नेटवर्क्सच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वांचे मॉडेल बनवण्याच्या प्रयत्नामुळे अशा माहिती प्रक्रिया उपकरणाची निर्मिती झाली. न्यूरोकॉम्प्युटर .

डिजिटल सिस्टीमच्या विपरीत, जे प्रोसेसिंग आणि मेमरी युनिट्सचे संयोजन आहेत, न्यूरोप्रोसेसरमध्ये अगदी सोप्या प्रोसेसरमधील कनेक्शनमध्ये (एक प्रकारचा सिनॅप्स) वितरित मेमरी असते, ज्याला औपचारिकपणे न्यूरॉन्स म्हटले जाऊ शकते.

न्यूरोकॉम्प्युटर्स शब्दाच्या पारंपारिक अर्थाने प्रोग्राम करत नाहीत, परंतु त्यांना बनवणाऱ्या "न्यूरॉन्स" मधील सर्व "सिनॅप्टिक" कनेक्शनची कार्यक्षमता समायोजित करून "ट्रेन" करतात.

न्यूरोकॉम्प्युटर्सच्या अनुप्रयोगाची मुख्य क्षेत्रे, त्यांचे विकसक पहा:

• व्हिज्युअल आणि ध्वनी प्रतिमांची ओळख;
• आर्थिक, आर्थिक, राजकीय अंदाज;
• उत्पादन प्रक्रिया, क्षेपणास्त्रे, विमानांचे वास्तविक-वेळ नियंत्रण;
• तांत्रिक उपकरणांच्या डिझाइनमध्ये ऑप्टिमायझेशन इ.

"डोके एक गडद वस्तू आहे ..."

न्यूरॉन्स तीन मोठ्या गटांमध्ये विभागले जाऊ शकतात:

• रिसेप्टर
• मध्यवर्ती,
• प्रभावक

रिसेप्टर न्यूरॉन्समेंदू संवेदी माहिती इनपुट प्रदान. ते ज्ञानेंद्रियांद्वारे प्राप्त झालेल्या सिग्नलचे (रेटिनामधील ऑप्टिकल सिग्नल, कोक्लीयामधील ध्वनिक सिग्नल, नाकातील केमोरेसेप्टर्समधील घाणेंद्रियाचे सिग्नल इ.) त्यांच्या अक्षांच्या विद्युत आवेगांमध्ये रूपांतर करतात.

मध्यवर्ती न्यूरॉन्सरिसेप्टर्सकडून मिळालेल्या माहितीची प्रक्रिया पार पाडणे आणि प्रभावकांसाठी नियंत्रण सिग्नल तयार करणे. या गटातील न्यूरॉन्स मध्यवर्ती मज्जासंस्था (CNS) तयार करतात.

प्रभावक न्यूरॉन्सत्यांच्याकडे येणारे सिग्नल कार्यकारी संस्थांकडे पाठवा. मज्जासंस्थेच्या क्रियाकलापांचा परिणाम म्हणजे एक किंवा दुसरी क्रिया, जी स्नायूंच्या आकुंचन किंवा शिथिलतेवर किंवा ग्रंथींचे स्राव किंवा स्राव बंद होण्यावर आधारित असते. हे स्नायू आणि ग्रंथींच्या कार्याशी आहे की आपल्या आत्म-अभिव्यक्तीचा कोणताही मार्ग जोडलेला असतो.

जर रिसेप्टर आणि इफेक्टर न्यूरॉन्सच्या कार्याची तत्त्वे शास्त्रज्ञांना कमी-अधिक प्रमाणात स्पष्ट असतील, तर मध्यवर्ती टप्पा ज्यावर शरीर येणारी माहिती "पचवते" आणि त्याला प्रतिसाद कसा द्यायचा हे ठरवते ते फक्त सोप्या रिफ्लेक्स आर्क्सच्या पातळीवर समजू शकते. .

बहुतेक प्रकरणांमध्ये, विशिष्ट प्रतिक्रियांच्या निर्मितीची न्यूरोफिजियोलॉजिकल यंत्रणा एक गूढ राहते. लोकप्रिय विज्ञान साहित्यात मानवी मेंदूची तुलना "ब्लॅक बॉक्स" सोबत केली जाते, असे नाही.

“... 30 अब्ज न्यूरॉन्स तुमच्या डोक्यात राहतात, तुमचे ज्ञान, कौशल्ये, संचित जीवन अनुभव साठवतात. 25 वर्षांच्या चिंतनानंतर, ही वस्तुस्थिती मला पूर्वीपेक्षा कमी धक्कादायक वाटत नाही.सर्वात पातळ फिल्म, ज्यामध्ये मज्जातंतू पेशी असतात, पाहतो, अनुभवतो, आपले जागतिक दृश्य तयार करतो. हे फक्त अविश्वसनीय आहे!उन्हाळ्याच्या दिवसाच्या उबदारपणाचा आनंद घेणे आणि भविष्यातील धाडसी स्वप्ने - सर्व काही या पेशींनी तयार केले आहे ... इतर काहीही अस्तित्वात नाही: कोणतीही जादू नाही, विशेष सॉस नाही, केवळ न्यूरॉन्स माहितीपूर्ण नृत्य करतात," असे प्रसिद्ध संगणक विकसक, संस्थापक यांनी लिहिले. रेडवुड इन्स्टिटय़ूट, त्याच्या “ऑन इंटेलिजन्स” या पुस्तकात. इन्स्टिट्यूट ऑफ न्यूरोलॉजी (यूएसए) जेफ हॉकिन्स.

अर्ध्या शतकाहून अधिक काळ, जगभरातील हजारो न्यूरोफिजियोलॉजिस्ट या "माहिती नृत्य" ची कोरिओग्राफी समजून घेण्याचा प्रयत्न करीत आहेत, परंतु आज केवळ त्याची वैयक्तिक आकृती आणि चरणे ज्ञात आहेत, ज्यामुळे कार्याचा सार्वत्रिक सिद्धांत तयार होऊ देत नाही. मेंदू.

हे नोंद घ्यावे की न्यूरोफिजियोलॉजीच्या क्षेत्रातील अनेक कामे तथाकथित समर्पित आहेत "कार्यात्मक स्थानिकीकरण" - कोणत्या न्यूरॉन, न्यूरॉन्सचा समूह किंवा मेंदूचा संपूर्ण भाग विशिष्ट परिस्थितींमध्ये सक्रिय होतो हे शोधणे.

आजपर्यंत, मानव, उंदीर आणि माकडांमधील न्यूरॉन्स विविध वस्तूंचे निरीक्षण करताना, फेरोमोन श्वास घेताना, संगीत ऐकताना, कविता शिकताना निवडकपणे सक्रिय होतात याबद्दल मोठ्या प्रमाणात माहिती जमा झाली आहे.

खरे आहे, कधीकधी असे प्रयोग काहीसे उत्सुक वाटतात. तर, गेल्या शतकाच्या 70 च्या दशकात, एका संशोधकाला उंदराच्या मेंदूमध्ये "हिरव्या मगरीचे न्यूरॉन्स" आढळले: जेव्हा चक्रव्यूहातून चालणारा प्राणी, इतर वस्तूंसह, लहान हिरव्या मगरीवर अडखळतो तेव्हा या पेशी सक्रिय झाल्या. खेळणी आधीच परिचित.

आणि दुसर्‍या शास्त्रज्ञाने नंतर मानवी मेंदूमध्ये एक न्यूरॉन शोधला जो अमेरिकेचे अध्यक्ष बिल क्लिंटन यांच्या छायाचित्राला "प्रतिक्रिया" देतो.

हे सर्व डेटा त्या सिद्धांताचे समर्थन करतात मेंदूतील न्यूरॉन्स विशेष आहेत, परंतु हे स्पेशलायझेशन का आणि कसे होते हे कोणत्याही प्रकारे स्पष्ट केले नाही.

शास्त्रज्ञांना शिकण्याची आणि स्मरणशक्तीची न्यूरोफिजियोलॉजिकल यंत्रणा फक्त सामान्य शब्दांतच समजते.असे गृहीत धरले जाते की माहिती लक्षात ठेवण्याच्या प्रक्रियेत, सेरेब्रल कॉर्टेक्सच्या न्यूरॉन्समध्ये नवीन कार्यात्मक संपर्क तयार होतात.

दुसऱ्या शब्दांत, सायनॅप्स हे स्मृतींचे न्यूरोफिजियोलॉजिकल "ट्रेस" आहेत. जितके नवीन सिनॅप्स उद्भवतात तितकी व्यक्तीची स्मृती "श्रीमंत" असते.सेरेब्रल कॉर्टेक्समधील एक सामान्य पेशी अनेक (10 पर्यंत) हजारो सायनॅप्स बनवते. कॉर्टिकल न्यूरॉन्सची एकूण संख्या लक्षात घेऊन, असे दिसून येते की शेकडो अब्जावधी कार्यात्मक संपर्क येथे तयार होऊ शकतात!

कोणत्याही संवेदनांच्या प्रभावाखाली, विचार किंवा भावना उद्भवतात आठवण- वैयक्तिक न्यूरॉन्सची उत्तेजना ही किंवा ती माहिती संचयित करण्यासाठी जबाबदार असलेल्या संपूर्ण जोडणीला सक्रिय करते.

2000 मध्ये, स्वीडिश फार्माकोलॉजिस्ट अरविद कार्लसन आणि अमेरिकन न्यूरोसायंटिस्ट पॉल ग्रीनगार्ड आणि एरिक केंडेल यांना त्यांच्या "मज्जासंस्थेतील सिग्नलिंग" बद्दलच्या शोधांसाठी फिजिओलॉजी किंवा मेडिसिनमधील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले.

असे शास्त्रज्ञांनी दाखवून दिले आहे बहुतेक सजीवांची स्मृती तथाकथित न्यूरोट्रांसमीटरच्या कृतीमुळे कार्य करते – डोपामाइन, नॉरपेनेफ्रिन आणि सेरोटोनिन, ज्याचा प्रभाव, शास्त्रीय न्यूरोट्रांसमीटरच्या विपरीत, मिलिसेकंदांमध्ये नाही तर शेकडो मिलिसेकंद, सेकंद आणि अगदी तासांमध्ये विकसित होतो. हे तंतोतंत त्यांच्या चेतापेशींच्या कार्यांवर दीर्घकालीन, मोड्युलेटिंग प्रभाव, मज्जासंस्थेच्या जटिल अवस्था - आठवणी, भावना, मूड व्यवस्थापित करण्यात त्यांची भूमिका निश्चित करते.

हे देखील लक्षात घेतले पाहिजे की पोस्टसिनॅप्टिक झिल्लीवर व्युत्पन्न झालेल्या सिग्नलचे मूल्य प्रीसिनेप्टिक भागापर्यंत पोहोचण्याच्या प्रारंभिक सिग्नलच्या समान मूल्यासह भिन्न असू शकते. हे फरक सिनॅप्सच्या तथाकथित कार्यक्षमता किंवा वजनाने निर्धारित केले जातात, जे इंटरन्युरोनल संपर्काच्या कार्यादरम्यान बदलू शकतात.

अनेक संशोधकांच्या मते, स्मरणशक्तीच्या कार्यामध्ये सायनॅप्सची कार्यक्षमता बदलणे देखील महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. हे शक्य आहे की एखाद्या व्यक्तीद्वारे वारंवार वापरण्यात येणारी माहिती अत्यंत कार्यक्षम सायनॅप्सद्वारे जोडलेल्या न्यूरल नेटवर्कमध्ये संग्रहित केली जाते आणि म्हणून ती द्रुत आणि सहजपणे "लक्षात ठेवली जाते". त्याच वेळी, दुय्यम, क्वचितच "पुनर्प्राप्त" डेटाच्या संचयनात गुंतलेली सायनॅप्स कमी कार्यक्षमतेद्वारे दर्शविली जातात.

आणि तरीही ते बरे होत आहेत!

न्यूरोसायन्समधील सर्वात वैद्यकीयदृष्ट्या रोमांचक समस्यांपैकी एक आहे मज्जातंतू ऊतक पुन्हा निर्माण करण्याची क्षमता. हे ज्ञात आहे की परिधीय मज्जासंस्थेच्या न्यूरॉन्सचे कापलेले किंवा खराब झालेले तंतू, न्यूरिलेम्मा (विशेष पेशींचे आवरण) ने वेढलेले, जर पेशींचे शरीर अबाधित ठेवले तर ते पुन्हा निर्माण होऊ शकतात. ट्रान्सेक्शनच्या जागेच्या खाली, न्यूरिलेम्मा एक ट्यूबलर रचना म्हणून जतन केले जाते आणि अक्षताचा तो भाग जो पेशीच्या शरीराशी जोडलेला असतो तो मज्जातंतूच्या टोकापर्यंत पोहोचेपर्यंत या नळीच्या बाजूने वाढतो. अशा प्रकारे, खराब झालेले न्यूरॉनचे कार्य पुनर्संचयित केले जाते.

CNS मधील ऍक्सॉन्स न्युरिलेम्माने वेढलेले नसतात आणि म्हणून, वरवर पाहता, पूर्वीच्या समाप्तीच्या ठिकाणी पुन्हा अंकुर वाढू शकत नाहीत.

त्याच वेळी, अलीकडेपर्यंत, न्यूरोफिजियोलॉजिस्टचा असा विश्वास होता की एखाद्या व्यक्तीच्या जीवनात सीएनएसमध्ये नवीन न्यूरॉन्स तयार होत नाहीत.

“मज्जातंतू पेशी पुन्हा निर्माण होत नाहीत!” शास्त्रज्ञांनी आम्हाला चेतावणी दिली. असे गृहीत धरले गेले होते की गंभीर आजार आणि दुखापतींच्या बाबतीतही मज्जासंस्थेची देखभाल "कार्यरत अवस्थेत" त्याच्या अपवादात्मक प्लॅस्टिकिटीमुळे होते: मृत न्यूरॉन्सची कार्ये त्यांच्या हयात असलेल्या "सहकाऱ्यांद्वारे" घेतली जातात, ज्याचा आकार वाढतो. आणि नवीन कनेक्शन तयार करा.

अशा भरपाईची उच्च, परंतु अमर्यादित नाही, परिणामकारकता पार्किन्सन रोगाच्या उदाहरणाद्वारे स्पष्ट केली जाऊ शकते, ज्यामध्ये न्यूरॉन्सचा हळूहळू मृत्यू होतो. असे दिसून आले की मेंदूतील सुमारे 90% न्यूरॉन्स मरत नाहीत तोपर्यंत, रोगाची नैदानिक ​​​​लक्षणे (हातापायांचे थरथरणे, अस्थिर चाल, स्मृतिभ्रंश) दिसून येत नाहीत, म्हणजेच ती व्यक्ती व्यावहारिकदृष्ट्या निरोगी दिसते. असे दिसून आले की एक जिवंत चेतापेशी नऊ मृतांची जागा घेऊ शकते!

प्रौढ सस्तन प्राण्यांच्या मेंदूमध्ये नवीन तंत्रिका पेशी (न्यूरोजेनेसिस) तयार होतात हे आता सिद्ध झाले आहे. 1965 मध्ये, हे दर्शविले गेले की नवीन न्यूरॉन्स प्रौढ उंदरांमध्ये नियमितपणे हिप्पोकॅम्पसमध्ये दिसून येतात, मेंदूचा भाग शिकण्याच्या आणि स्मरणशक्तीच्या सुरुवातीच्या टप्प्यासाठी जबाबदार असतो.

पंधरा वर्षांनंतर, शास्त्रज्ञांनी दाखवून दिले की पक्ष्यांच्या मेंदूमध्ये आयुष्यभर नवीन तंत्रिका पेशी दिसून येतात. तथापि, न्यूरोजेनेसिससाठी प्रौढ प्राइमेट्सच्या मेंदूच्या अभ्यासाने उत्साहवर्धक परिणाम दिले नाहीत.

फक्त 10 वर्षांपूर्वी, अमेरिकन शास्त्रज्ञांनी एक तंत्र विकसित केले ज्याने हे सिद्ध केले की माकडांच्या मेंदूतील न्यूरोनल स्टेम पेशींपासून आयुष्यभर नवीन न्यूरॉन्स तयार होतात. संशोधकांनी प्राण्यांना एक विशेष लेबल पदार्थ (ब्रोमडिओक्स्युरिडाइन) इंजेक्शन दिले, जे केवळ विभाजित पेशींच्या डीएनएमध्ये समाविष्ट होते.

त्यामुळे असे आढळून आले की नवीन पेशी सबव्हेंट्रिक्युलर झोनमध्ये वाढू लागल्या आणि तेथून कॉर्टेक्समध्ये स्थलांतरित झाल्या, जिथे ते प्रौढ अवस्थेत परिपक्व झाले. संज्ञानात्मक कार्यांशी संबंधित मेंदूच्या भागात नवीन न्यूरॉन्स आढळले, आणि विश्लेषणाच्या अधिक प्राथमिक स्तराची अंमलबजावणी करणार्‍या भागात दिसून आले नाहीत.

या कारणास्तव, शास्त्रज्ञांनी असे गृहित धरले नवीन न्यूरॉन्स शिकण्यासाठी आणि स्मरणशक्तीसाठी महत्त्वपूर्ण असू शकतात.

या गृहितकाच्या बाजूने पुढील गोष्टी देखील बोलतात: नवीन न्यूरॉन्सची मोठी टक्केवारी त्यांच्या जन्मानंतर पहिल्या आठवड्यात मरतात; तथापि, ज्या परिस्थितीत सतत शिकत राहते, अशा परिस्थितीत जिवंत न्यूरॉन्सचे प्रमाण "मागणी नसताना" पेक्षा जास्त असते - जेव्हा प्राणी नवीन अनुभव तयार करण्याच्या संधीपासून वंचित असतो.

आजपर्यंत, विविध रोगांमध्ये न्यूरोनल मृत्यूची सार्वत्रिक यंत्रणा स्थापित केली गेली आहे:

1) मुक्त रॅडिकल्सच्या पातळीत वाढ आणि न्यूरोनल झिल्लीचे ऑक्सिडेटिव्ह नुकसान;

2) न्यूरॉन्सच्या माइटोकॉन्ड्रियाच्या क्रियाकलापांमध्ये व्यत्यय;

3) अतिरिक्त उत्तेजक न्यूरोट्रांसमीटर ग्लूटामेट आणि एस्पार्टेटचा प्रतिकूल प्रभाव, ज्यामुळे विशिष्ट रिसेप्टर्सचे हायपरएक्टिव्हेशन, इंट्रासेल्युलर कॅल्शियमचे अत्यधिक संचय, ऑक्सिडेटिव्ह तणाव आणि न्यूरॉनचा मृत्यू (एक्सिटोटॉक्सिसिटी घटना) विकसित होते.

याच्या आधारे, औषधे म्हणून - न्यूरोलॉजीमध्ये न्यूरोप्रोटेक्टर वापरतात:

• अँटिऑक्सिडेंट गुणधर्मांसह तयारी (व्हिटॅमिन ई आणि सी, इ.),
• टिश्यू रेस्पीरेशन करेक्टर्स (कोएन्झाइम Q10, सक्सीनिक ऍसिड, रिबोफ्लाव्हिनी इ.),
• तसेच ग्लूटामेट रिसेप्टर ब्लॉकर्स (मेमंटाइन इ.).

त्याच वेळी, प्रौढ मेंदूतील स्टेम पेशींमधून नवीन न्यूरॉन्स उद्भवण्याची शक्यता पुष्टी केली गेली: उपचारात्मक हेतूंसाठी त्यांच्या हयातीत ब्रॉमडिओक्स्युरिडिन घेतलेल्या रूग्णांच्या पॅथोएनाटोमिकल अभ्यासातून असे दिसून आले की हे लेबल पदार्थ असलेले न्यूरॉन्स जवळजवळ सर्व भागांमध्ये आढळतात. मेंदूचा, सेरेब्रल कॉर्टेक्ससह.

या घटनेचा सर्वसमावेशकपणे अभ्यास केला जात आहे विविध न्यूरोडिजेनेरेटिव्ह रोगांवर उपचार करण्याच्या उद्देशाने, प्रामुख्याने अल्झायमर आणि पार्किन्सन रोग, जे विकसित देशांच्या "वृद्ध" लोकसंख्येसाठी एक वास्तविक संकट बनले आहेत.

प्रत्यारोपणाच्या प्रयोगांमध्ये, दोन्ही न्यूरोनल स्टेम पेशी, जे भ्रूण आणि प्रौढ दोघांच्या मेंदूच्या वेंट्रिकल्सभोवती असतात आणि भ्रूण स्टेम पेशी ज्या शरीरातील जवळजवळ कोणत्याही पेशीमध्ये बदलू शकतात त्यांचा वापर केला जातो.

दुर्दैवाने, आज डॉक्टर न्यूरोनल स्टेम पेशींच्या प्रत्यारोपणाशी संबंधित मुख्य समस्या सोडवू शकत नाहीत: 30-40% प्रकरणांमध्ये प्राप्तकर्त्याच्या शरीरात त्यांचे सक्रिय पुनरुत्पादन घातक ट्यूमरच्या निर्मितीस कारणीभूत ठरते.

असे असूनही, तज्ञ आशावाद गमावत नाहीत आणि स्टेम सेल प्रत्यारोपणाला न्यूरोडिजेनेरेटिव्ह रोगांच्या उपचारांमध्ये सर्वात आशादायक पध्दतींपैकी एक म्हणतात.प्रकाशित . तुम्हाला या विषयावर काही प्रश्न असल्यास, ते आमच्या प्रकल्पाच्या तज्ञांना आणि वाचकांना विचारा .