टी न्यूरॉन्स। मस्तिष्क न्यूरॉन्स - संरचना, वर्गीकरण और रास्ते

मानव शरीरएक काफी जटिल और संतुलित प्रणाली है जो स्पष्ट नियमों के अनुसार संचालित होती है। और बाह्य रूप से ऐसा लगता है कि सब कुछ काफी सरल है, लेकिन वास्तव में हमारा शरीर प्रत्येक कोशिका और अंग का एक अद्भुत अंतःक्रिया है। यह सब "ऑर्केस्ट्रा" तंत्रिका तंत्र द्वारा संचालित होता है, जिसमें न्यूरॉन्स होते हैं। आज हम आपको बताएंगे कि मानव शरीर में न्यूरॉन्स क्या हैं और वे कितने महत्वपूर्ण हैं। आखिरकार, वे ही हैं जो हमारे मानसिक और शारीरिक स्वास्थ्य के लिए जिम्मेदार हैं।

हर छात्र जानता है कि मस्तिष्क और तंत्रिका तंत्र हमारे प्रभारी हैं। हमारे शरीर के इन दो ब्लॉकों का प्रतिनिधित्व कोशिकाओं द्वारा किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक को तंत्रिका न्यूरॉन कहा जाता है। ये कोशिकाएं न्यूरॉन से न्यूरॉन और मानव अंगों की अन्य कोशिकाओं तक आवेगों को प्राप्त करने और संचारित करने के लिए जिम्मेदार हैं।

बेहतर ढंग से समझने के लिए कि न्यूरॉन्स क्या हैं, उन्हें इस प्रकार दर्शाया जा सकता है महत्वपूर्ण तत्व तंत्रिका प्रणाली, जो न केवल एक प्रवाहकीय भूमिका निभाता है, बल्कि एक कार्यात्मक भी है। आश्चर्यजनक रूप से, न्यूरोसाइंटिस्ट अभी भी न्यूरॉन्स और सूचना प्रसारित करने के उनके काम का अध्ययन करना जारी रखते हैं। बेशक, उन्होंने अपने वैज्ञानिक अनुसंधान में बड़ी सफलता हासिल की और हमारे शरीर के कई रहस्यों को उजागर करने में सक्षम थे, लेकिन वे अभी भी एक बार और सभी सवाल का जवाब नहीं दे सकते कि न्यूरॉन्स क्या हैं।

तंत्रिका कोशिकाएं: विशेषताएं

न्यूरॉन्स कोशिकाएं हैं और कई मायनों में उनके अन्य "भाइयों" के समान हैं जो हमारे शरीर को बनाते हैं। लेकिन उनके पास कई विशेषताएं हैं। उनकी संरचना के कारण, मानव शरीर में ऐसी कोशिकाएं जुड़कर एक तंत्रिका केंद्र बनाती हैं।

न्यूरॉन में एक नाभिक होता है और यह एक सुरक्षात्मक आवरण से घिरा होता है। यह इसे अन्य सभी कोशिकाओं के समान बनाता है, लेकिन समानताएं यहीं समाप्त होती हैं। तंत्रिका कोशिका की बाकी विशेषताएं इसे वास्तव में अद्वितीय बनाती हैं:

• न्यूरॉन्स विभाजित नहीं होते हैं

मस्तिष्क (मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी) के न्यूरॉन्स विभाजित नहीं होते हैं। यह आश्चर्य की बात है, लेकिन वे अपनी उपस्थिति के लगभग तुरंत बाद विकसित होना बंद कर देते हैं। वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि एक निश्चित पूर्वज कोशिका न्यूरॉन के पूरी तरह से विकसित होने से पहले विभाजित हो जाती है। भविष्य में, वह केवल संबंध बनाता है, लेकिन शरीर में उसकी मात्रा नहीं। इस तथ्य से मस्तिष्क और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के कई रोग जुड़े हुए हैं। उम्र के साथ, कुछ न्यूरॉन्स मर जाते हैं, और शेष कोशिकाएं, व्यक्ति की कम गतिविधि के कारण, कनेक्शन नहीं बना सकती हैं और अपने "भाइयों" को बदल सकती हैं। यह सब शरीर में असंतुलन और कुछ मामलों में मृत्यु की ओर ले जाता है।

• तंत्रिका कोशिकाएं सूचना प्रसारित करती हैं

न्यूरॉन्स प्रक्रियाओं का उपयोग करके सूचना प्रसारित और प्राप्त कर सकते हैं - डेंड्राइट और अक्षतंतु। वे कुछ डेटा का उपयोग करने में सक्षम हैं रसायनिक प्रतिक्रियाऔर इसे एक विद्युत आवेग में परिवर्तित करते हैं, जो बदले में, शरीर की आवश्यक कोशिकाओं को सिनैप्स (कनेक्शन) से गुजरता है।

वैज्ञानिकों ने तंत्रिका कोशिकाओं की विशिष्टता को साबित कर दिया है, लेकिन वास्तव में, वे अब न्यूरॉन्स के बारे में केवल 20% जानते हैं जो वे वास्तव में छिपाते हैं। न्यूरॉन्स की क्षमता अभी तक सामने नहीं आई है, वैज्ञानिक दुनिया में एक राय है कि तंत्रिका कोशिकाओं के कामकाज के एक रहस्य का खुलासा दूसरे रहस्य की शुरुआत बन जाता है। और इस प्रक्रिया में वर्तमान मेंअंतहीन लगता है।

शरीर में कितने न्यूरॉन होते हैं?

यह जानकारी निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है, लेकिन न्यूरोफिज़ियोलॉजिस्ट का सुझाव है कि मानव शरीर में एक सौ अरब से अधिक तंत्रिका कोशिकाएं हैं। एक ही समय में, एक कोशिका में दस हजार सिनैप्स बनाने की क्षमता होती है, जो अन्य कोशिकाओं और न्यूरॉन्स के साथ जल्दी और कुशलता से संवाद करना संभव बनाती है।

न्यूरॉन संरचना

प्रत्येक तंत्रिका कोशिका में तीन भाग होते हैं:

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

यह अभी भी अज्ञात है कि कोशिका शरीर में कौन सी प्रक्रिया पहले विकसित होती है, लेकिन उनके बीच जिम्मेदारियों का वितरण काफी स्पष्ट है। न्यूरॉन अक्षतंतु की प्रक्रिया आमतौर पर एक ही प्रति में बनती है, लेकिन बहुत सारे डेंड्राइट हो सकते हैं। उनकी संख्या कभी-कभी कई सौ तक पहुंच जाती है, एक तंत्रिका कोशिका में जितने अधिक डेंड्राइट होते हैं, उतनी ही अधिक कोशिकाएं इससे जुड़ी हो सकती हैं। इसके अलावा, शाखाओं का एक व्यापक नेटवर्क आपको कम से कम समय में बहुत सारी जानकारी प्रसारित करने की अनुमति देता है।

वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि प्रक्रियाओं के गठन से पहले, न्यूरॉन पूरे शरीर में फैलता है, और जिस क्षण से वे प्रकट होते हैं, यह पहले से ही बिना किसी बदलाव के एक स्थान पर होता है।

तंत्रिका कोशिकाओं द्वारा सूचना का संचरण

यह समझने के लिए कि न्यूरॉन्स कितने महत्वपूर्ण हैं, यह समझना आवश्यक है कि वे सूचना प्रसारित करने का अपना कार्य कैसे करते हैं। न्यूरॉन आवेग रासायनिक में गति करने में सक्षम हैं और विद्युत... न्यूरॉन डेन्ड्राइट की प्रक्रिया एक उत्तेजना के रूप में जानकारी प्राप्त करती है और इसे न्यूरॉन के शरीर में पहुंचाती है, अक्षतंतु इसे इलेक्ट्रॉनिक आवेग के रूप में अन्य कोशिकाओं तक पहुंचाता है। दूसरे न्यूरॉन के डेंड्राइट्स को तुरंत या न्यूरोट्रांसमीटर (रासायनिक ट्रांसमीटर) की मदद से एक इलेक्ट्रॉनिक आवेग प्राप्त होता है। न्यूरोट्रांसमीटर को न्यूरॉन्स द्वारा कब्जा कर लिया जाता है और बाद में अपने स्वयं के रूप में उपयोग किया जाता है।

प्रक्रियाओं की संख्या से न्यूरॉन्स के प्रकार

वैज्ञानिकों ने तंत्रिका कोशिकाओं के कार्य का अवलोकन करते हुए उनके कई प्रकार के वर्गीकरण विकसित किए हैं। उनमें से एक न्यूरॉन्स को प्रक्रियाओं की संख्या से विभाजित करता है:

• एकध्रुवीय;
• छद्म-एकध्रुवीय;
• द्विध्रुवी;
• बहुध्रुवीय;
• कुल्हाड़ियों के बिना।

एक बहुध्रुवीय न्यूरॉन को एक क्लासिक माना जाता है; इसमें एक छोटा अक्षतंतु और डेंड्राइट्स का एक नेटवर्क होता है। सबसे कम अध्ययन नॉनएक्सॉन तंत्रिका कोशिकाएं हैं, वैज्ञानिक केवल उनका स्थान जानते हैं - मेरुदण्ड.

प्रतिवर्त चाप: परिभाषा और संक्षिप्त विवरण

न्यूरोफिज़िक्स में, "रिफ्लेक्स आर्क न्यूरॉन्स" के रूप में ऐसा शब्द है। इसके बिना, काम की पूरी तस्वीर और तंत्रिका कोशिकाओं के अर्थ को प्राप्त करना काफी मुश्किल है। तंत्रिका तंत्र को प्रभावित करने वाले अड़चनों को रिफ्लेक्सिस कहा जाता है। यह हमारे केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की मुख्य गतिविधि है, इसे एक प्रतिवर्त चाप की सहायता से किया जाता है। इसे एक तरह के पथ के रूप में कल्पना की जा सकती है जिसके साथ एक न्यूरॉन से एक क्रिया (प्रतिवर्त) तक एक आवेग गुजरता है।

इस पथ को कई चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

• डेंड्राइट्स द्वारा जलन की धारणा;
• कोशिका शरीर में आवेग संचरण;
• विद्युत आवेग में सूचना का परिवर्तन;
• अंग को आवेग संचरण;
• अंग गतिविधि में परिवर्तन (एक उत्तेजना के लिए शारीरिक प्रतिक्रिया)।

रिफ्लेक्स आर्क अलग हो सकते हैं और इसमें कई न्यूरॉन्स होते हैं। उदाहरण के लिए, दो तंत्रिका कोशिकाओं से एक साधारण प्रतिवर्त चाप बनता है। उनमें से एक जानकारी प्राप्त करता है, जबकि दूसरा मानव अंगों को कुछ क्रियाएं करने के लिए मजबूर करता है। इसे आमतौर पर बिना शर्त प्रतिवर्त कहा जाता है। यह तब होता है जब कोई व्यक्ति मारा जाता है, उदाहरण के लिए, पर वुटने की चक्की, और एक गर्म सतह को छूने के मामले में।

मूल रूप से, एक साधारण प्रतिवर्त चाप रीढ़ की हड्डी की प्रक्रियाओं के माध्यम से आवेगों का संचालन करता है, एक जटिल प्रतिवर्त चाप सीधे मस्तिष्क को एक आवेग का संचालन करता है, जो बदले में, इसे संसाधित करता है और संग्रहीत किया जा सकता है। बाद में, एक समान आवेग प्राप्त करने पर, मस्तिष्क भेजता है आप जो आदेश चाहते हैंकार्यों के एक निश्चित सेट के प्रदर्शन के लिए अधिकारियों को।

न्यूरॉन्स का कार्यात्मक वर्गीकरण

न्यूरॉन्स को उनके तात्कालिक उद्देश्य के अनुसार वर्गीकृत करना संभव है, क्योंकि तंत्रिका कोशिकाओं के प्रत्येक समूह को कुछ क्रियाओं के लिए डिज़ाइन किया गया है। न्यूरॉन्स के प्रकार निम्नानुसार प्रस्तुत किए गए हैं:

1. संवेदनशील

इन तंत्रिका कोशिकाओं को जलन को समझने और इसे एक आवेग में बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो मस्तिष्क को पुनर्निर्देशित किया जाता है।

वे जानकारी का अनुभव करते हैं और एक आवेग को मांसपेशियों तक पहुंचाते हैं जो शरीर के अंगों और किसी व्यक्ति के अंगों को गति में सेट करते हैं।

3. सम्मिलन

ये न्यूरॉन्स जटिल कार्य करते हैं, वे संवेदी और मोटर तंत्रिका कोशिकाओं के बीच श्रृंखला के केंद्र में स्थित होते हैं। ऐसे न्यूरॉन्स सूचना प्राप्त करते हैं, प्रीप्रोसेसिंग करते हैं और एक आवेग कमांड संचारित करते हैं।

4. सचिव

स्रावी तंत्रिका कोशिकाएं न्यूरोहोर्मोन को संश्लेषित करती हैं और बड़ी संख्या में झिल्ली थैली के साथ एक विशेष संरचना होती है।

मोटर न्यूरॉन्स: विशेषताएं

अपवाही न्यूरॉन्स (मोटर) की संरचना अन्य तंत्रिका कोशिकाओं के समान होती है। डेंड्राइट्स का उनका नेटवर्क सबसे अधिक फैला हुआ है, और अक्षतंतु मांसपेशी फाइबर तक फैले हुए हैं। वे मांसपेशियों को अनुबंधित और सीधा करने का कारण बनते हैं। मानव शरीर में सबसे लंबा अक्षतंतु मोटर न्यूरॉन का केवल अक्षतंतु है, जो जाता है अंगूठेसे पैर काठ का... औसतन, इसकी लंबाई लगभग एक मीटर है।

लगभग सभी अपवाही न्यूरॉन्स रीढ़ की हड्डी में स्थित होते हैं, क्योंकि यह वह है जो हमारे अधिकांश अचेतन आंदोलनों के लिए जिम्मेदार है। यह न केवल बिना शर्त रिफ्लेक्सिस (उदाहरण के लिए, पलक झपकना) पर लागू होता है, बल्कि उन सभी कार्यों पर भी लागू होता है जिनके बारे में हम नहीं सोचते हैं। जब हम किसी वस्तु को देखते हैं, तो वह आवेगों को भेजती है नेत्र - संबंधी तंत्रिकादिमाग। लेकिन आंदोलन नेत्रगोलकबाएँ और दाएँ रीढ़ की हड्डी के आदेशों के माध्यम से किए जाते हैं, ये अचेतन गतियाँ हैं। इसलिए, उम्र बीतने के साथ, जब अचेतन अभ्यस्त क्रियाओं की समग्रता बढ़ती है, मोटर न्यूरॉन्स के महत्व को एक नए प्रकाश में प्रस्तुत किया जाता है।

मोटर न्यूरॉन्स के प्रकार

बदले में, अपवाही कोशिकाओं का एक निश्चित वर्गीकरण होता है। वे निम्नलिखित दो प्रकारों में विभाजित हैं:

• ए-मोटर न्यूरॉन्स;
• वाई-मोटर न्यूरॉन्स।

पहले प्रकार के न्यूरॉन्स में एक सघन फाइबर संरचना होती है और विभिन्न मांसपेशी फाइबर से जुड़ी होती है। ऐसा ही एक न्यूरॉन विभिन्न मांसपेशियों का उपयोग कर सकता है।

वाई-मोटर न्यूरॉन्स अपने "समकक्षों" की तुलना में थोड़ा कमजोर हैं, वे एक ही समय में कई मांसपेशी फाइबर का उपयोग नहीं कर सकते हैं और मांसपेशियों में तनाव के लिए जिम्मेदार हैं। हम कह सकते हैं कि दोनों प्रकार के न्यूरॉन्स मोटर गतिविधि के नियंत्रक अंग हैं।

मोटर न्यूरॉन्स किन मांसपेशियों से जुड़ते हैं?

न्यूरॉन्स के अक्षतंतु कई प्रकार की मांसपेशियों (वे काम कर रहे हैं) से जुड़े होते हैं, जिन्हें इस प्रकार वर्गीकृत किया जाता है:

• जानवर;
• वानस्पतिक।

पहला मांसपेशी समूह कंकाल है, जबकि दूसरा चिकनी पेशी श्रेणी का है। मांसपेशी फाइबर से लगाव के तरीके भी अलग हैं। कंकाल की मांसपेशियां न्यूरॉन्स के संपर्क के बिंदु पर एक प्रकार की पट्टिका बनाती हैं। स्वायत्त न्यूरॉन्स छोटे उभार या पुटिकाओं के माध्यम से चिकनी मांसपेशियों के साथ संचार करते हैं।

निष्कर्ष

यह कल्पना करना असंभव है कि तंत्रिका कोशिकाओं की अनुपस्थिति में हमारा शरीर कैसे कार्य करेगा। वे हर सेकंड अविश्वसनीय रूप से कठिन काम कर रहे हैं, हमारे प्रभारी हैं भावनात्मक स्थिति, स्वाद वरीयताएँ और शारीरिक गतिविधि। न्यूरॉन्स अभी तक अपने कई रहस्यों को उजागर नहीं करते हैं। दरअसल, न्यूरोनल नॉन-रिकवरी का सबसे सरल सिद्धांत भी कुछ वैज्ञानिकों के बीच कई विवादों और सवालों का कारण बनता है। वे यह साबित करने के लिए तैयार हैं कि कुछ मामलों में तंत्रिका कोशिकाएं न केवल नए कनेक्शन बनाने में सक्षम हैं, बल्कि खुद को पुन: उत्पन्न करने में भी सक्षम हैं। बेशक, यह अभी तक सिर्फ एक सिद्धांत है, लेकिन यह व्यवहार्य हो सकता है।

केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के कामकाज का अध्ययन अत्यंत महत्वपूर्ण है। दरअसल, इस क्षेत्र में खोजों के लिए धन्यवाद, फार्मासिस्ट मस्तिष्क की गतिविधि को सक्रिय करने के लिए नई दवाएं विकसित करने में सक्षम होंगे, और मनोचिकित्सक कई बीमारियों की प्रकृति को बेहतर ढंग से समझेंगे जो अब लाइलाज लगती हैं।

जीवन की पारिस्थितिकी। विज्ञान और खोज: मनुष्य ने समुद्र और वायु के स्थानों की गहराई में महारत हासिल की, अंतरिक्ष के रहस्यों और पृथ्वी की आंतों में प्रवेश किया। उन्होंने कई बीमारियों का विरोध करना सीखा

मनुष्य ने समुद्र और वायु स्थानों की गहराई में महारत हासिल कर ली है, अंतरिक्ष के रहस्यों और पृथ्वी के आंतरिक भाग में प्रवेश कर लिया है।उन्होंने कई बीमारियों का विरोध करना सीखा और लंबे समय तक जीना शुरू किया।वह जीन में हेरफेर करने, प्रत्यारोपण के लिए अंगों को "बढ़ने" और जीवित प्राणियों को "बनाने" के लिए क्लोनिंग करने की कोशिश करता है।

लेकिन उसके लिए यह अभी भी सबसे बड़ा रहस्य बना हुआ है कि उसका अपना मस्तिष्क कैसे कार्य करता है, कैसे, सामान्य विद्युत आवेगों और न्यूरोट्रांसमीटर के एक छोटे से सेट की मदद से, तंत्रिका तंत्र न केवल शरीर की अरबों कोशिकाओं के काम का समन्वय करता है, बल्कि क्षमता भी प्रदान करता है भावनाओं की व्यापक श्रेणी को पहचानना, सोचना, याद रखना, अनुभव करना ...

इन प्रक्रियाओं को समझने के लिए, एक व्यक्ति को सबसे पहले यह समझना चाहिए कि व्यक्तिगत तंत्रिका कोशिकाएं (न्यूरॉन्स) कैसे कार्य करती हैं।

सबसे बड़ा रहस्य - मस्तिष्क कैसे काम करता है

जीवित विद्युत नेटवर्क

मोटे अनुमान के मुताबिक, मानव तंत्रिका तंत्र में 100 अरब से अधिक न्यूरॉन्स होते हैं... तंत्रिका कोशिका की सभी संरचनाएं शरीर के लिए सबसे महत्वपूर्ण कार्य करने पर केंद्रित होती हैं - विद्युत या रासायनिक संकेतों के रूप में एन्कोडेड जानकारी प्राप्त करना, प्रसंस्करण करना, संचालन करना और संचारित करना ( तंत्रिका आवेग).

न्यूरॉन होते हैं 3 से 100 माइक्रोन के व्यास वाले शरीर से, जिसमें एक नाभिक होता है, एक विकसित प्रोटीन-संश्लेषण उपकरण और अन्य अंग, साथ ही प्रक्रियाएं: एक अक्षतंतु, और कई, आमतौर पर शाखाएं, डेंड्राइट्स। अक्षतंतु की लंबाई आमतौर पर डेंट्राइट के आकार से काफी बड़ी होती है, कुछ मामलों में यह दसियों सेंटीमीटर या मीटर तक भी पहुंचती है।

उदाहरण के लिए, विशाल स्क्विड अक्षतंतु लगभग 1 मिमी मोटा और कई मीटर लंबा होता है; प्रयोगकर्ता इस तरह के एक सुविधाजनक मॉडल का उपयोग करने में विफल नहीं हुए, और स्क्वीड न्यूरॉन्स के साथ प्रयोगों ने तंत्रिका आवेगों के संचरण के तंत्र को स्पष्ट करने का काम किया।

बाहर, तंत्रिका कोशिका एक झिल्ली (साइटोलेम्मा) से घिरी होती है, जो न केवल कोशिका और के बीच पदार्थों के आदान-प्रदान को सुनिश्चित करती है वातावरणलेकिन एक तंत्रिका आवेग का संचालन करने में भी सक्षम है।

तथ्य यह है कि न्यूरॉन झिल्ली की आंतरिक सतह और बाहरी वातावरण के बीच एक विद्युत संभावित अंतर लगातार बना रहता है। यह तथाकथित "आयन पंप" के काम के कारण है - प्रोटीन कॉम्प्लेक्स जो झिल्ली के पार सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए पोटेशियम और सोडियम आयनों को सक्रिय रूप से परिवहन करते हैं।

यह सक्रिय स्थानांतरण, साथ ही झिल्ली में छिद्रों के माध्यम से आयनों के लगातार बहने वाले निष्क्रिय प्रसार, बाहरी वातावरण के संबंध में एक नकारात्मक चार्ज का कारण बनता है। के भीतरन्यूरॉन झिल्ली।

यदि एक न्यूरॉन की उत्तेजना एक निश्चित सीमा मान से अधिक हो जाती है, तो उत्तेजना के बिंदु पर रासायनिक और . की एक श्रृंखला होती है विद्युत परिवर्तन(न्यूरॉन में सोडियम आयनों का सक्रिय प्रवेश और झिल्ली के अंदरूनी हिस्से से चार्ज में एक अल्पकालिक परिवर्तन नकारात्मक से सकारात्मक तक), जो पूरे तंत्रिका कोशिका में फैलता है।

एक साधारण विद्युत निर्वहन के विपरीत, जो न्यूरॉन के प्रतिरोध के कारण, धीरे-धीरे कमजोर हो जाएगा और केवल थोड़ी दूरी को पार करने में सक्षम होगा, प्रसार की प्रक्रिया में तंत्रिका आवेग लगातार बहाल होता है.

तंत्रिका कोशिका के मुख्य कार्य हैं:

• बाहरी उत्तेजनाओं की धारणा (रिसेप्टर फ़ंक्शन),
• उनका प्रसंस्करण (एकीकृत कार्य),
• प्रसारण तंत्रिका प्रभावअन्य न्यूरॉन्स या विभिन्न कार्य अंगों (प्रभावक कार्य) के लिए।

डेंड्राइट्स के साथ - इंजीनियर उन्हें "रिसीवर" कहते हैं - आवेग एक तंत्रिका कोशिका के शरीर में प्रवेश करते हैं, और एक अक्षतंतु के साथ - एक "ट्रांसमीटर" - इसके शरीर से मांसपेशियों, ग्रंथियों या अन्य न्यूरॉन्स तक जाते हैं।

संपर्क क्षेत्र में

अक्षतंतु में हजारों शाखाएँ होती हैं जो अन्य न्यूरॉन्स के डेंड्राइट तक फैली होती हैं। अक्षतंतु और डेंड्राइट्स के बीच कार्यात्मक संपर्क के क्षेत्र को कहा जाता है अन्तर्ग्रथन.

तंत्रिका कोशिका पर जितने अधिक अन्तर्ग्रथन होते हैं, उतनी ही अधिक विभिन्न उत्तेजनाओं को माना जाता है और इसके परिणामस्वरूप, इसकी गतिविधि पर प्रभाव का क्षेत्र और जीव की विभिन्न प्रतिक्रियाओं में तंत्रिका कोशिका की भागीदारी की संभावना अधिक होती है। रीढ़ की हड्डी के बड़े मोटोनूरों के शरीर में 20 हजार तक सिनेप्स हो सकते हैं।

सिनैप्स पर, विद्युत संकेतों को रासायनिक संकेतों में परिवर्तित किया जाता है और इसके विपरीत।उत्तेजना का संचरण जैविक रूप से किया जाता है सक्रिय पदार्थ- न्यूरोट्रांसमीटर (एसिटाइलकोलाइन, एड्रेनालाईन, कुछ अमीनो एसिड, न्यूरोपैप्टाइड्स, आदि)। हेवे अक्षतंतु के अंत में स्थित विशेष पुटिकाओं में निहित नहीं हैं - प्रीसानेप्टिक भाग।

जब एक तंत्रिका आवेग प्रीसानेप्टिक भाग तक पहुंचता है, तो न्यूरोट्रांसमीटर को सिनैप्टिक फांक में छोड़ दिया जाता है, वे शरीर पर स्थित रिसेप्टर्स या दूसरे न्यूरॉन (पोस्टसिनेप्टिक भाग) की प्रक्रियाओं से जुड़ते हैं, जो एक विद्युत संकेत की पीढ़ी की ओर जाता है - पोस्टसिनेप्टिक क्षमता।

विद्युत संकेत का परिमाण सीधे न्यूरोट्रांसमीटर की मात्रा के समानुपाती होता है।

कुछ सिनैप्स न्यूरॉन विध्रुवण का कारण बनते हैं, अन्य हाइपरपोलराइजेशन; पूर्व रोमांचक हैं, बाद वाले निरोधात्मक हैं।

मध्यस्थ की रिहाई की समाप्ति के बाद, इसके अवशेषों को सिनैप्टिक फांक से हटा दिया जाता है और पोस्टसिनेप्टिक झिल्ली के रिसेप्टर्स वापस आ जाते हैं प्रारंभिक अवस्था... सैकड़ों और हजारों उत्तेजक और निरोधात्मक आवेगों के योग का परिणाम एक साथ न्यूरॉन में प्रवाहित होता है, यह निर्धारित करता है कि यह अंदर होगा या नहीं इस पलएक तंत्रिका आवेग उत्पन्न करें।

न्यूरो कंप्यूटर

जैविक तंत्रिका नेटवर्क के संचालन के सिद्धांतों को अनुकरण करने का प्रयास इस तरह के सूचना प्रसंस्करण उपकरण के निर्माण के लिए प्रेरित हुआ: न्यूरोकम्प्यूटर .

डिजिटल सिस्टम के विपरीत, जो प्रसंस्करण और मेमोरी इकाइयों के संयोजन हैं, न्यूरोप्रोसेसरों में बहुत ही सरल प्रोसेसर के बीच कनेक्शन (एक प्रकार का सिनेप्स) में वितरित मेमोरी होती है, जिसे औपचारिक रूप से न्यूरॉन्स कहा जा सकता है।

न्यूरोकंप्यूटर शब्द के पारंपरिक अर्थों में प्रोग्राम नहीं करते हैं, लेकिन "सिखाते हैं", अपने घटक "न्यूरॉन्स" के बीच सभी "सिनैप्टिक" कनेक्शन की दक्षता को समायोजित करते हैं।

न्यूरो कंप्यूटर के अनुप्रयोग के मुख्य क्षेत्र, उनके विकासकर्ता देखते हैं:

• दृश्य और ध्वनि छवियों की पहचान;
• आर्थिक, वित्तीय, राजनीतिक पूर्वानुमान;
• उत्पादन प्रक्रियाओं, मिसाइलों, विमानों का वास्तविक समय नियंत्रण;
• तकनीकी उपकरणों, आदि के डिजाइन में अनुकूलन।

"सिर एक काला विषय है ..."

न्यूरॉन्स को तीन बड़े समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

• रिसेप्टर,
• मध्यम,
• प्रभावकारक।

रिसेप्टर न्यूरॉन्ससंवेदी जानकारी के मस्तिष्क को इनपुट प्रदान करें। वे संवेदी अंगों (रेटिना में ऑप्टिकल सिग्नल, कान के कोक्लीअ में ध्वनिक संकेत, नाक के केमोरिसेप्टर्स में घ्राण संकेत, आदि) तक पहुंचने वाले संकेतों को अपने अक्षतंतु के विद्युत आवेगों में बदल देते हैं।

मध्यवर्ती न्यूरॉन्सरिसेप्टर्स से प्राप्त जानकारी को संसाधित करना और प्रभावकों के लिए नियंत्रण संकेत उत्पन्न करना। इस समूह के न्यूरॉन्स केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) बनाते हैं।

प्रभाव न्यूरॉन्सउनके पास आने वाले संकेतों को कार्यकारी निकायों तक पहुंचाएं। तंत्रिका तंत्र की गतिविधि का परिणाम यह या वह गतिविधि है, जो मांसपेशियों के संकुचन या विश्राम या ग्रंथियों के स्राव के स्राव या समाप्ति पर आधारित होती है। यह मांसपेशियों और ग्रंथियों के काम के साथ है कि हमारी आत्म-अभिव्यक्ति का कोई भी तरीका जुड़ा हुआ है।

यदि रिसेप्टर और प्रभावकारी न्यूरॉन्स के कामकाज के सिद्धांत वैज्ञानिकों के लिए कमोबेश स्पष्ट हैं, तो मध्यवर्ती चरण, जिस पर शरीर प्राप्त जानकारी को "पचाता है" और यह तय करता है कि उस पर कैसे प्रतिक्रिया दी जाए, यह केवल सबसे सरल के स्तर पर समझ में आता है। प्रतिवर्त चाप।

ज्यादातर मामलों में, हालांकि, कुछ प्रतिक्रियाओं के गठन का न्यूरोफिज़ियोलॉजिकल तंत्र एक रहस्य बना हुआ है। लोकप्रिय विज्ञान साहित्य में मानव मस्तिष्क की तुलना अक्सर "ब्लैक बॉक्स" से की जाती है।

"... आपके सिर में 30 अरब न्यूरॉन्स हैं जो आपके ज्ञान, कौशल और संचित जीवन के अनुभव को संग्रहीत करते हैं। 25 साल के चिंतन के बाद यह तथ्य मुझे पहले से कम चौंकाने वाला नहीं लगता।तंत्रिका कोशिकाओं से युक्त सबसे पतली फिल्म, हमारे विश्वदृष्टि को देखती है, महसूस करती है, बनाती है। यह सिर्फ अविश्वसनीय है!गर्मी के दिन की गर्मी का आनंद और भविष्य के साहसिक सपने - सब कुछ इन कोशिकाओं द्वारा बनाया गया है ... और कुछ भी मौजूद नहीं है: कोई जादू नहीं, कोई विशेष सॉस नहीं, केवल सूचना नृत्य करने वाले न्यूरॉन्स, "प्रसिद्ध कंप्यूटर डेवलपर ने लिखा, रेडवुड इंस्टीट्यूट ऑफ न्यूरोलॉजी (यूएसए) के संस्थापक जेफ हॉकिन्स।

आधी सदी से भी अधिक समय से, दुनिया भर के हजारों न्यूरोफिज़ियोलॉजिस्ट इस "सूचना नृत्य" की कोरियोग्राफी को समझने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन आज केवल इसके व्यक्तिगत आंकड़े और कदम ही ज्ञात हैं, जो इसके कामकाज का एक सार्वभौमिक सिद्धांत बनाने की अनुमति नहीं देते हैं। दिमाग।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि न्यूरोफिज़ियोलॉजी के क्षेत्र में कई कार्य तथाकथित के लिए समर्पित हैं "कार्यात्मक स्थानीयकरण" - यह पता लगाना कि कौन सा न्यूरॉन, न्यूरॉन्स का समूह या पूरा क्षेत्रमस्तिष्क कुछ स्थितियों में सक्रिय होता है।

आज, जानकारी का एक विशाल संग्रह जमा हो गया है कि मनुष्यों, चूहों, बंदरों में कौन से न्यूरॉन्स विभिन्न वस्तुओं को देखते हुए, फेरोमोन को सांस लेने, संगीत सुनने, कविता सीखने आदि में चुनिंदा रूप से सक्रिय होते हैं।

सच है, कभी-कभी ऐसे प्रयोग कुछ जिज्ञासु लगते हैं। तो, पिछली शताब्दी के 70 के दशक में, शोधकर्ताओं में से एक ने चूहे के मस्तिष्क में "हरे मगरमच्छ न्यूरॉन्स" की खोज की: इन कोशिकाओं को तब सक्रिय किया गया जब एक जानवर भूलभुलैया के माध्यम से चल रहा था, अन्य वस्तुओं के बीच, एक परिचित खिलौने पर ठोकर खाई एक छोटा हरा मगरमच्छ।

और अन्य वैज्ञानिकों ने बाद में मानव मस्तिष्क में एक न्यूरॉन को स्थानीयकृत किया जिसने अमेरिकी राष्ट्रपति बिल क्लिंटन की एक तस्वीर पर "प्रतिक्रिया" की।

ये सभी डेटा इस सिद्धांत का समर्थन करते हैं कि मस्तिष्क में न्यूरॉन्स विशिष्ट हैं, हालांकि, किसी भी तरह से यह नहीं बताते कि यह विशेषज्ञता क्यों और कैसे होती है।

वैज्ञानिक केवल सामान्य शब्दों में सीखने और स्मृति के न्यूरोफिज़ियोलॉजिकल तंत्र को समझते हैं।यह माना जाता है कि जानकारी को याद रखने की प्रक्रिया में, सेरेब्रल कॉर्टेक्स के न्यूरॉन्स के बीच नए कार्यात्मक संपर्क बनते हैं।

दूसरे शब्दों में, सिनैप्स स्मृति के न्यूरोफिज़ियोलॉजिकल "ट्रेस" हैं। जितने अधिक नए सिनेप्स दिखाई देते हैं, व्यक्ति की स्मृति उतनी ही "समृद्ध" होती है।सेरेब्रल कॉर्टेक्स में एक विशिष्ट कोशिका कई (10 तक) हजार सिनेप्स बनाती है। कोर्टेक्स में न्यूरॉन्स की कुल संख्या को ध्यान में रखते हुए, यह पता चला है कि यहां कुल सैकड़ों अरबों कार्यात्मक संपर्क बन सकते हैं!

किसी भी संवेदना के प्रभाव में विचार या भाव उत्पन्न होते हैं अनुस्मरण- व्यक्तिगत न्यूरॉन्स की उत्तेजना इस या उस जानकारी को संग्रहीत करने के लिए जिम्मेदार पूरे समूह को सक्रिय करती है।

2000 में, स्वीडिश फार्माकोलॉजिस्ट अरविद कार्लसन और अमेरिकी न्यूरोसाइंटिस्ट पॉल ग्रेगार्ड और एरिक केंडल को "तंत्रिका तंत्र में संकेतों के संचरण" से संबंधित उनकी खोजों के लिए फिजियोलॉजी या मेडिसिन में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

वैज्ञानिकों ने प्रदर्शित किया है कि अधिकांश जीवित चीजों की स्मृति तथाकथित न्यूरोट्रांसमीटर की कार्रवाई के लिए धन्यवाद काम करती है – डोपामाइन, नॉरपेनेफ्रिन और सेरोटोनिन, जिसका प्रभाव, शास्त्रीय न्यूरोट्रांसमीटर के विपरीत, मिलीसेकंड में नहीं, बल्कि सैकड़ों मिलीसेकंड, सेकंड और यहां तक ​​कि घंटों में विकसित होता है। यह वही है जो तंत्रिका कोशिकाओं के कार्यों पर उनके दीर्घकालिक, संशोधित प्रभाव को निर्धारित करता है, तंत्रिका तंत्र की जटिल अवस्थाओं के प्रबंधन में उनकी भूमिका - यादें, भावनाएं, मनोदशा।

यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रीसिनेप्टिक भाग तक पहुंचने वाले प्रारंभिक सिग्नल के समान परिमाण के साथ भी पोस्टसिनेप्टिक झिल्ली पर उत्पन्न सिग्नल का परिमाण भिन्न हो सकता है। इन अंतरों को अन्तर्ग्रथन की तथाकथित दक्षता, या वजन द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो आंतरिक संपर्क के कामकाज के दौरान बदल सकता है।

कई शोधकर्ताओं के अनुसार, सिनेप्स की दक्षता में बदलाव भी मेमोरी फंक्शन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह संभव है कि किसी व्यक्ति द्वारा अक्सर उपयोग की जाने वाली जानकारी अत्यधिक कुशल सिनेप्स से जुड़े तंत्रिका नेटवर्क में संग्रहीत होती है, और इसलिए जल्दी और आसानी से "याद" हो जाती है। उसी समय, माध्यमिक भंडारण में शामिल सिनैप्स, शायद ही कभी "पुनर्प्राप्त" डेटा, जाहिरा तौर पर, कम दक्षता की विशेषता है।

और फिर भी वे ठीक हो रहे हैं!

तंत्रिका विज्ञान में सबसे चिकित्सकीय रूप से रोमांचक समस्याओं में से एक है तंत्रिका ऊतक के पुनर्जनन की संभावना... यह ज्ञात है कि परिधीय तंत्रिका तंत्र के न्यूरॉन्स के कटे या क्षतिग्रस्त तंतु, जो न्यूरिल्मा (विशेष कोशिकाओं का एक म्यान) से घिरे होते हैं, यदि कोशिका शरीर को बरकरार रखा जाता है, तो वे पुन: उत्पन्न हो सकते हैं। ट्रांसेक्शन साइट के नीचे, न्यूरिल्मा एक ट्यूबलर संरचना के रूप में रहता है, और अक्षतंतु का वह हिस्सा जो सेल बॉडी से जुड़ा रहता है, इस ट्यूब के साथ बढ़ता है जब तक कि यह तंत्रिका अंत तक नहीं पहुंच जाता। इस प्रकार, क्षतिग्रस्त न्यूरॉन का कार्य बहाल हो जाता है।

केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में अक्षतंतु न्यूरिल्मा से घिरे नहीं होते हैं और इसलिए, जाहिरा तौर पर, अपने पूर्व समाप्ति के स्थान पर फिर से बढ़ने में सक्षम नहीं होते हैं।

वहीं, कुछ समय पहले तक, न्यूरोफिज़ियोलॉजिस्ट मानते थे कि केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में नए न्यूरॉन्स किसी व्यक्ति के जीवन के दौरान नहीं बनते हैं।

"तंत्रिका कोशिकाएं ठीक नहीं होती हैं!", वैज्ञानिकों ने हमें चेतावनी दी। यह माना गया था कि "काम करने की स्थिति" में भी तंत्रिका तंत्र का रखरखाव गंभीर रोगऔर आघात इसकी असाधारण प्लास्टिसिटी के कारण होता है: मृत न्यूरॉन्स के कार्यों को उनके जीवित "सहयोगियों" द्वारा लिया जाता है, जो आकार में वृद्धि करते हैं और नए कनेक्शन बनाते हैं।

इस तरह के मुआवजे की उच्च, लेकिन असीमित दक्षता को पार्किंसंस रोग के उदाहरण से स्पष्ट किया जा सकता है, जिसमें न्यूरॉन्स की क्रमिक मृत्यु होती है। यह पता चला है कि जब तक मस्तिष्क में लगभग 90% न्यूरॉन्स मर नहीं जाते, नैदानिक ​​लक्षणरोग (अंगों का कांपना, अस्थिर चाल, मनोभ्रंश) प्रकट नहीं होते हैं, अर्थात व्यक्ति व्यावहारिक रूप से स्वस्थ दिखता है। यह पता चला है कि एक जीवित तंत्रिका कोशिका नौ मृत को कार्यात्मक रूप से बदल सकती है!

अब यह सिद्ध हो चुका है कि वयस्क स्तनधारियों के मस्तिष्क में अभी भी नई तंत्रिका कोशिकाओं (न्यूरोजेनेसिस) का निर्माण होता है। 1965 में वापस, यह दिखाया गया था कि नए न्यूरॉन्स नियमित रूप से हिप्पोकैम्पस में वयस्क चूहों में दिखाई देते हैं, मस्तिष्क क्षेत्र सीखने और स्मृति के शुरुआती चरणों के लिए जिम्मेदार है।

15 साल बाद, वैज्ञानिकों ने दिखाया है कि पक्षियों के दिमाग में जीवन भर नई तंत्रिका कोशिकाएं दिखाई देती हैं। हालांकि, न्यूरोजेनेसिस के लिए वयस्क प्राइमेट के मस्तिष्क के अध्ययन से उत्साहजनक परिणाम नहीं मिले हैं।

करीब 10 साल पहले ही अमेरिकी वैज्ञानिकों ने एक ऐसी तकनीक विकसित की थी जिससे यह साबित हो गया था कि बंदरों के दिमाग में उनके जीवन भर न्यूरोनल स्टेम सेल से नए न्यूरॉन्स बनते हैं। शोधकर्ताओं ने जानवरों को एक विशेष लेबलिंग पदार्थ (ब्रोमोडायऑक्सीयूरिडीन) के साथ इंजेक्शन लगाया, जो केवल विभाजित कोशिकाओं के डीएनए में शामिल था।

तो यह पाया गया कि नई कोशिकाएं सबवेंट्रिकुलर ज़ोन में गुणा करने लगीं और वहाँ से कॉर्टेक्स में चली गईं, जहाँ वे एक वयस्क अवस्था में परिपक्व हुईं। संज्ञानात्मक कार्यों से जुड़े मस्तिष्क के क्षेत्रों में नए न्यूरॉन्स पाए गए, और उन क्षेत्रों में उत्पन्न नहीं हुए जो विश्लेषण के अधिक आदिम स्तर को लागू करते हैं।

इस संबंध में वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया है कि नए न्यूरॉन्स सीखने और स्मृति के लिए महत्वपूर्ण हो सकते हैं.

यह परिकल्पना निम्नलिखित द्वारा भी समर्थित है: नए न्यूरॉन्स का एक बड़ा प्रतिशत पैदा होने के बाद पहले हफ्तों में मर जाता है; हालांकि, ऐसी स्थितियों में जहां निरंतर सीखना होता है, जीवित न्यूरॉन्स का अनुपात "मांग में नहीं" की तुलना में बहुत अधिक होता है - जब जानवर नए अनुभव बनाने के अवसर से वंचित होता है।

आज तक, विभिन्न रोगों में न्यूरोनल मौत के सार्वभौमिक तंत्र स्थापित किए गए हैं:

1) मुक्त कणों के स्तर में वृद्धि और न्यूरोनल झिल्ली को ऑक्सीडेटिव क्षति;

2) न्यूरॉन्स के माइटोकॉन्ड्रिया की गतिविधि में व्यवधान;

3) उत्तेजक न्यूरोट्रांसमीटर ग्लूटामेट और एस्पार्टेट की अधिकता का प्रतिकूल प्रभाव, विशिष्ट रिसेप्टर्स के अतिसक्रियता के लिए अग्रणी, इंट्रासेल्युलर कैल्शियम का अत्यधिक संचय, ऑक्सीडेटिव तनाव का विकास और न्यूरॉन डेथ (एक्साइटोटॉक्सिसिटी की घटना)।

इस पर आधारित, दवाओं के रूप में - तंत्रिका विज्ञान में न्यूरोप्रोटेक्टर्स का उपयोग किया जाता है:

• एंटीऑक्सीडेंट गुणों (विटामिन ई और सी, आदि) के साथ तैयारी,
• प्रूफरीडर ऊतक श्वसन(कोएंजाइम Q10, स्यूसिनिक एसिड, राइबोफ्लेविनी, आदि),
• साथ ही ग्लूटामेट रिसेप्टर ब्लॉकर्स (मेमेंटाइन, आदि)।

लगभग उसी समय, वयस्क मस्तिष्क में स्टेम कोशिकाओं से नए न्यूरॉन्स की उपस्थिति की संभावना की पुष्टि की गई थी: रोगियों के एक रोग संबंधी अध्ययन, जिन्होंने अपने जीवनकाल के दौरान एक चिकित्सीय उद्देश्य के लिए ब्रोमोडायऑक्सीयूरिडीन प्राप्त किया था, ने दिखाया कि इस टैग पदार्थ वाले न्यूरॉन्स लगभग सभी में पाए जाते हैं। सेरेब्रल कॉर्टेक्स सहित मस्तिष्क के कुछ हिस्से।

विभिन्न न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों, मुख्य रूप से अल्जाइमर और पार्किंसंस रोगों के इलाज के उद्देश्य से इस घटना का व्यापक अध्ययन किया जा रहा है, जो विकसित देशों की "उम्र बढ़ने" वाली आबादी के लिए एक वास्तविक संकट बन गए हैं।

प्रत्यारोपण के प्रयोगों में, दोनों न्यूरोनल स्टेम सेल, जो भ्रूण और वयस्क दोनों में मस्तिष्क के निलय के आसपास स्थित होते हैं, और भ्रूण स्टेम सेल, जो शरीर की लगभग किसी भी कोशिका में बदलने में सक्षम होते हैं, का उपयोग किया जाता है।

दुर्भाग्य से, आज डॉक्टर न्यूरोनल स्टेम कोशिकाओं के प्रत्यारोपण से जुड़ी मुख्य समस्या को हल नहीं कर सकते हैं: प्राप्तकर्ता के शरीर में उनके सक्रिय प्रजनन से 30-40% मामलों में घातक ट्यूमर का निर्माण होता है।

इसके बावजूद, विशेषज्ञ अपना आशावाद नहीं खोते हैं और स्टेम सेल प्रत्यारोपण को न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के उपचार में सबसे आशाजनक तरीकों में से एक कहते हैं।प्रकाशित . यदि इस विषय पर आपके कोई प्रश्न हैं, तो उन्हें हमारे प्रोजेक्ट के विशेषज्ञों और पाठकों से पूछें .

एक न्यूरॉन एक विद्युत रूप से उत्तेजनीय सेल है जो विद्युत और रासायनिक संकेतों का उपयोग करके सूचनाओं को संसाधित, संग्रहीत और प्रसारित करता है। कोशिका में नाभिक, कोशिका शरीर और प्रक्रियाएं (डेंड्राइट और अक्षतंतु) होती हैं। मानव मस्तिष्क में औसतन लगभग 65 बिलियन न्यूरॉन्स होते हैं। न्यूरॉन्स एक दूसरे से जुड़ते हैं, इस प्रकार मानव मस्तिष्क के कार्यों, स्मृति, विभाजन और चेतना का निर्माण करते हैं।

इस छवि को ऊपर देखें? इस अजीब छवि के साथ, एमआईटी न्यूरोसाइंटिस्ट मस्तिष्क में अलग-अलग न्यूरॉन्स को सक्रिय करने में सक्षम थे। मस्तिष्क के दृश्य तंत्रिका नेटवर्क के सर्वोत्तम उपलब्ध मॉडल का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिकों ने इस नेटवर्क के बीच में व्यक्तिगत न्यूरॉन्स और उनकी आबादी को सटीक रूप से नियंत्रित करने का एक नया तरीका विकसित किया है। पशु परीक्षण में, टीम ने दिखाया कि कम्प्यूटेशनल मॉडल की जानकारी ने उन्हें ऐसी छवियां बनाने की अनुमति दी जो मस्तिष्क में कुछ न्यूरॉन्स को दृढ़ता से सक्रिय करती हैं।

आज विज्ञान और कंप्यूटिंग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। सबसे पहले, कृत्रिम बुद्धि का निर्माण करते समय कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क महत्वपूर्ण हैं। इसलिए शोधकर्ताओं के लिए यह समझना बहुत महत्वपूर्ण है कि नेटवर्क के अंदर क्या होता है जब यह इनपुट डेटा पर निर्भर होकर कोई विशेष निर्णय लेता है। मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के कंप्यूटर साइंस एंड आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस लैब के शोधकर्ताओं ने बेहतर मानव समझ के लिए तंत्रिका नेटवर्क के काम को और अधिक पारदर्शी बनाने का फैसला किया।

मेरी दृष्टि से कि मस्तिष्क कैसे काम करता है और कृत्रिम बुद्धि बनाने के संभावित तरीके क्या हैं। तब से, महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। कुछ समझ में गहरा आया, कुछ कंप्यूटर पर सिम्युलेटेड था। क्या अच्छा है, समान विचारधारा वाले लोग हैं जो परियोजना के काम में सक्रिय रूप से भाग ले रहे हैं।

लेखों की इस श्रृंखला में, बुद्धि की अवधारणा के बारे में बात करने की योजना है जिस पर हम अब काम कर रहे हैं और कुछ समाधान प्रदर्शित करते हैं जो मस्तिष्क के काम के मॉडलिंग के क्षेत्र में मौलिक रूप से नए हैं। लेकिन कहानी को स्पष्ट और सुसंगत बनाने के लिए, इसमें न केवल नए विचारों का विवरण होगा, बल्कि सामान्य रूप से मस्तिष्क के काम की कहानी भी होगी। कुछ चीजें, विशेष रूप से शुरुआत में, सरल और प्रसिद्ध लग सकती हैं, लेकिन मैं उन्हें न छोड़ने की सलाह दूंगा, क्योंकि वे बड़े पैमाने पर कहानी के समग्र प्रमाण को निर्धारित करते हैं।

दिमाग को समझना

तंत्रिका कोशिकाएं, वे न्यूरॉन्स हैं, उनके तंतुओं के साथ जो संकेत संचारित करते हैं, तंत्रिका तंत्र का निर्माण करते हैं। कशेरुकियों में, अधिकांश न्यूरॉन्स कपाल गुहा में केंद्रित होते हैं और रीढ़ नलिका... इसे केंद्रीय तंत्रिका तंत्र कहा जाता है। तदनुसार, मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी को इसके घटकों के रूप में प्रतिष्ठित किया जाता है।

रीढ़ की हड्डी शरीर के अधिकांश रिसेप्टर्स से सिग्नल एकत्र करती है और उन्हें मस्तिष्क तक पहुंचाती है। थैलेमस की संरचनाओं के माध्यम से, उन्हें सेरेब्रल कॉर्टेक्स पर वितरित और प्रक्षेपित किया जाता है।

सेरेब्रल गोलार्द्धों के अलावा, सेरिबैलम द्वारा सूचना को भी संसाधित किया जाता है, जो वास्तव में, एक छोटा स्वतंत्र मस्तिष्क है। सेरिबैलम सटीक मोटर कौशल और सभी आंदोलनों का समन्वय प्रदान करता है।

दृष्टि, श्रवण और गंध मस्तिष्क को बाहरी दुनिया के बारे में जानकारी की एक धारा प्रदान करते हैं। इस प्रवाह के प्रत्येक घटक, अपने पथ से गुजरते हुए, प्रांतस्था पर भी प्रक्षेपित होते हैं। कोर्टेक्स ग्रे पदार्थ की 1.3 से 4.5 मिमी मोटी परत है जो मस्तिष्क की बाहरी सतह को बनाती है। सिलवटों द्वारा गठित कनवल्शन के कारण, कोर्टेक्स इस तरह से पैक किया जाता है कि यह विस्तारित रूप की तुलना में तीन गुना कम क्षेत्र लेता है। एक गोलार्द्ध के प्रांतस्था का कुल क्षेत्रफल लगभग 7000 वर्ग सेमी है।

नतीजतन, सभी संकेतों को प्रांतस्था पर प्रक्षेपित किया जाता है। प्रक्षेपण तंत्रिका तंतुओं के बंडलों द्वारा किया जाता है जो प्रांतस्था के सीमित क्षेत्रों में वितरित होते हैं। वह क्षेत्र जिस पर या तो बाहरी जानकारी या मस्तिष्क के अन्य हिस्सों से जानकारी प्रक्षेपित होती है, एक प्रांतस्था क्षेत्र बनाती है। ऐसे क्षेत्र के लिए क्या संकेत प्राप्त होते हैं, इसके आधार पर इसकी अपनी विशेषज्ञता होती है। मोटर कॉर्टेक्स ज़ोन, सेंसरी ज़ोन, ब्रोका, वर्निक ज़ोन, विज़ुअल ज़ोन, ओसीसीपिटल लोब, कुल मिलाकर लगभग सौ अलग-अलग ज़ोन के बीच अंतर करें।

ऊर्ध्वाधर दिशा में, छाल को आमतौर पर छह परतों में विभाजित किया जाता है। इन परतों की स्पष्ट सीमाएँ नहीं होती हैं और ये एक या दूसरे प्रकार की कोशिकाओं की प्रबलता से निर्धारित होती हैं। प्रांतस्था के विभिन्न क्षेत्रों में, इन परतों को अलग-अलग तरीकों से व्यक्त किया जा सकता है, मजबूत या कमजोर। लेकिन, सामान्य तौर पर, हम कह सकते हैं कि क्रस्ट काफी सार्वभौमिक है, और यह मान लें कि इसके विभिन्न क्षेत्रों का कामकाज समान सिद्धांतों के अधीन है।

छाल की परतें

अभिवाही तंतुओं के माध्यम से प्रांतस्था में संकेत भेजे जाते हैं। वे कोर्टेक्स के III, IV स्तर पर पहुंच जाते हैं, जहां उन्हें उस स्थान के करीब न्यूरॉन्स में वितरित किया जाता है जहां अभिवाही फाइबर मिला है। अधिकांश न्यूरॉन्स में उनके प्रांतस्था के भीतर अक्षीय कनेक्शन होते हैं। लेकिन कुछ न्यूरॉन्स में अक्षतंतु होते हैं जो इससे आगे बढ़ते हैं। इन अपवाही तंतुओं के माध्यम से, संकेत या तो मस्तिष्क के बाहर जाते हैं, उदाहरण के लिए, कार्यकारी अंगों तक, या किसी के या किसी अन्य गोलार्ध के प्रांतस्था के अन्य भागों पर प्रक्षेपित होते हैं। सिग्नल ट्रांसमिशन की दिशा के आधार पर, अपवाही तंतुओं को आमतौर पर विभाजित किया जाता है:

• साहचर्य तंतु जो एक गोलार्ध के प्रांतस्था के अलग-अलग हिस्सों को जोड़ते हैं;
• कमिसुरल फाइबर जो दो गोलार्द्धों के प्रांतस्था को जोड़ते हैं;
• प्रोजेक्शन फाइबर जो कॉर्टेक्स को केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के निचले हिस्सों के नाभिक से जोड़ते हैं।

यदि हम कोर्टेक्स की सतह पर लंबवत दिशा लेते हैं, तो यह देखा जाता है कि इस दिशा में स्थित न्यूरॉन्स समान उत्तेजनाओं का जवाब देते हैं। न्यूरॉन्स के ऐसे लंबवत व्यवस्थित समूहों को आमतौर पर कॉर्टिकल कॉलम कहा जाता है।

आप सेरेब्रल कॉर्टेक्स की कल्पना एक बड़े कैनवास के रूप में कर सकते हैं जो अलग-अलग क्षेत्रों में काटा जाता है। प्रत्येक क्षेत्र में न्यूरॉन्स की गतिविधि की तस्वीर कुछ सूचनाओं को एन्कोड करती है। उनके प्रांतस्था क्षेत्र से परे फैले अक्षतंतु द्वारा गठित तंत्रिका तंतुओं के बंडल प्रक्षेपण कनेक्शन की एक प्रणाली बनाते हैं। प्रत्येक ज़ोन पर कुछ जानकारी पेश की जाती है। इसके अलावा, कई सूचना धाराएँ एक साथ एक क्षेत्र में प्रवेश कर सकती हैं, जो अपने स्वयं के क्षेत्रों और विपरीत गोलार्ध दोनों से आ सकती हैं। सूचना की प्रत्येक धारा तंत्रिका बंडल के अक्षतंतु की गतिविधि द्वारा खींची गई एक तरह की तस्वीर की तरह है। कॉर्टेक्स के एक अलग क्षेत्र का कामकाज कई अनुमानों की प्राप्ति, सूचनाओं को याद रखना, इसका प्रसंस्करण, गतिविधि की अपनी तस्वीर का निर्माण और इस क्षेत्र के काम के परिणामस्वरूप प्राप्त जानकारी का आगे का प्रक्षेपण है।

मस्तिष्क की एक महत्वपूर्ण मात्रा सफेद पदार्थ है। यह न्यूरॉन्स के अक्षतंतु द्वारा बनता है जो बहुत प्रक्षेपण मार्ग बनाते हैं। नीचे दी गई तस्वीर में, सफेद पदार्थ को प्रांतस्था और मस्तिष्क की आंतरिक संरचनाओं के बीच एक प्रकाश भरने के रूप में देखा जा सकता है।

मस्तिष्क के ललाट भाग में श्वेत पदार्थ का वितरण

फैलाना वर्णक्रमीय एमआरआई का उपयोग करके, व्यक्तिगत तंतुओं की दिशा का पता लगाना और कॉर्टेक्स ज़ोन (कनेक्टोमिक्स प्रोजेक्ट) की कनेक्टिविटी का त्रि-आयामी मॉडल बनाना संभव था।

नीचे दिए गए आंकड़े बांड की संरचना का एक विचार देते हैं (वैन जे। वेडेन, डगलस एल। रोसेन, रूपेंग वांग, गुआंगपिंग दाई, फरज़ाद मोर्तज़ावी, पैट्रिक हैगमैन, जॉन एच। कास, वेन-यिह आई। त्सेंग, 2012) .

बायां गोलार्द्ध दृश्य

पीछे का दृश्य

सही दर्शय

वैसे, पीछे के दृश्य में, बाएँ और दाएँ गोलार्द्धों के प्रक्षेपण पथों की विषमता स्पष्ट रूप से दिखाई देती है। यह विषमता मोटे तौर पर उन कार्यों में अंतर को निर्धारित करती है जो गोलार्द्ध सीखते समय प्राप्त करते हैं।

न्यूरॉन

मस्तिष्क का आधार एक न्यूरॉन है। स्वाभाविक रूप से, तंत्रिका नेटवर्क का उपयोग करके मस्तिष्क की मॉडलिंग इस सवाल के जवाब से शुरू होती है कि इसके काम का सिद्धांत क्या है।

वास्तविक न्यूरॉन का कार्य किस पर आधारित होता है? रासायनिक प्रक्रिया... आराम करने पर, न्यूरॉन के आंतरिक और बाहरी वातावरण के बीच एक संभावित अंतर होता है - झिल्ली क्षमता, जो लगभग 75 मिलीवोल्ट होती है। यह विशेष प्रोटीन अणुओं के कार्य के कारण बनता है जो सोडियम-पोटेशियम पंप के रूप में कार्य करते हैं। ये पंप, न्यूक्लियोटाइड एटीपी की ऊर्जा के कारण, पोटेशियम आयनों को अंदर और सोडियम आयनों को कोशिका के बाहर चलाते हैं। चूंकि इस मामले में प्रोटीन एटीपी-एज़ के रूप में कार्य करता है, यानी एक एंजाइम जो एटीपी को हाइड्रोलाइज करता है, इसे "सोडियम-पोटेशियम एटीपी-एज़" कहा जाता है। नतीजतन, न्यूरॉन एक चार्ज कैपेसिटर में बदल जाता है जिसमें अंदर की तरफ एक नकारात्मक चार्ज होता है और बाहर की तरफ पॉजिटिव होता है।

न्यूरॉन आरेख (मारियाना रुइज़ विलारियल)

न्यूरॉन की सतह शाखाओं वाली प्रक्रियाओं - डेंड्राइट्स से ढकी होती है। अन्य न्यूरॉन्स के अक्षीय अंत डेंड्राइट्स से सटे होते हैं। उनके जंक्शनों को सिनैप्स कहा जाता है। सिनैप्टिक इंटरैक्शन के माध्यम से, एक न्यूरॉन आने वाले संकेतों का जवाब देने में सक्षम होता है और कुछ परिस्थितियों में, अपना स्वयं का आवेग उत्पन्न करता है, जिसे स्पाइक कहा जाता है।

सिनैप्स पर सिग्नलिंग न्यूरोट्रांसमीटर नामक पदार्थों के माध्यम से होता है। जब एक तंत्रिका आवेग एक अक्षतंतु के साथ एक सिनैप्स में प्रवेश करता है, तो यह विशेष पुटिकाओं से न्यूरोट्रांसमीटर अणुओं को मुक्त करता है जो इस सिनैप्स की विशेषता है। सिग्नल प्राप्त करने वाले न्यूरॉन की झिल्ली पर प्रोटीन अणु - रिसेप्टर्स होते हैं। रिसेप्टर्स न्यूरोट्रांसमीटर के साथ बातचीत करते हैं।

रासायनिक अन्तर्ग्रथन

अन्तर्ग्रथनी फांक में स्थित रिसेप्टर्स आयनोट्रोपिक हैं। यह नाम इस तथ्य पर जोर देता है कि वे आयन चैनल भी हैं जो आयनों को स्थानांतरित करने में सक्षम हैं। न्यूरोट्रांसमीटर रिसेप्टर्स पर इस तरह से कार्य करते हैं कि उनके आयन चैनल खुलते हैं। तदनुसार, झिल्ली या तो विध्रुवित करती है या हाइपरपोलराइज़ करती है - इस पर निर्भर करता है कि कौन से चैनल प्रभावित होते हैं और तदनुसार, यह किस प्रकार का सिनैप्स है। उत्तेजक सिनैप्स में, चैनल खोले जाते हैं जो धनायनों को कोशिका में प्रवेश करने की अनुमति देते हैं, और झिल्ली विध्रुवित हो जाती है। निरोधात्मक सिनैप्स में, आयनों का संचालन करने वाले चैनल खुलते हैं, जिससे झिल्ली हाइपरपोलराइजेशन होता है।

कुछ परिस्थितियों में, सिनैप्स अपनी संवेदनशीलता को बदल सकते हैं, जिसे सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी कहा जाता है। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि एक न्यूरॉन के सिनेप्स बाहरी संकेतों के लिए अलग संवेदनशीलता प्राप्त करते हैं।

उसी समय, कई संकेत न्यूरॉन के सिनैप्स पर पहुंचते हैं। निरोधात्मक सिनैप्स झिल्ली क्षमता को पिंजरे के अंदर आवेश के संचय की ओर खींचते हैं। दूसरी ओर, सक्रिय सिनेप्स न्यूरॉन (नीचे चित्र) को डिस्चार्ज करने का प्रयास करते हैं।

उत्तेजना (ए) और रेटिना नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं के निषेध (बी) (निकोल्स जे।, मार्टिन आर।, वालेस बी।, फुच्स पी।, 2003)

जब कुल गतिविधि दीक्षा सीमा से अधिक हो जाती है, तो एक निर्वहन होता है, जिसे एक्शन पोटेंशिअल या स्पाइक कहा जाता है। स्पाइक न्यूरॉन झिल्ली का एक तेज विध्रुवण है, जो एक विद्युत आवेग उत्पन्न करता है। संपूर्ण पल्स जनरेशन प्रक्रिया में लगभग 1 मिलीसेकंड का समय लगता है। इस मामले में, न तो अवधि और न ही आवेग का आयाम इस बात पर निर्भर करता है कि इसके कारण कितने मजबूत थे (नीचे आंकड़ा)।

गैंग्लियन सेल की एक्शन पोटेंशिअल का पंजीकरण (निकोल्स जे., मार्टिन आर., वालेस बी., फुच्स पी., 2003)

आसंजन के बाद, आयन पंप न्यूरोट्रांसमीटर के पुन: ग्रहण और अन्तर्ग्रथनी फांक के समाशोधन प्रदान करते हैं। स्पाइक के बाद आग रोक अवधि के दौरान, न्यूरॉन नए आवेग उत्पन्न करने में असमर्थ है। इस अवधि की अवधि अधिकतम पीढ़ी आवृत्ति निर्धारित करती है जो न्यूरॉन सक्षम है।

सिनेप्स पर गतिविधि के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाले आसंजनों को विकसित कहा जाता है। विकसित स्पाइक पुनरावृत्ति दर एन्कोड करती है कि आने वाला सिग्नल न्यूरॉन के सिनेप्स की संवेदनशीलता सेटिंग से कितनी अच्छी तरह मेल खाता है। जब आने वाले सिग्नल न्यूरॉन को सक्रिय करने वाले संवेदनशील सिनेप्स पर सटीक रूप से गिरते हैं, और निरोधात्मक सिनेप्स पर आने वाले सिग्नल इसमें हस्तक्षेप नहीं करते हैं, तो न्यूरॉन की प्रतिक्रिया अधिकतम होती है। इस तरह के संकेतों द्वारा वर्णित छवि को न्यूरॉन की उत्तेजना विशेषता कहा जाता है।

बेशक, न्यूरॉन्स कैसे काम करते हैं, इस विचार की देखरेख नहीं की जानी चाहिए। कुछ न्यूरॉन्स के बीच सूचना न केवल स्पाइक्स द्वारा प्रेषित की जा सकती है, बल्कि चैनलों के माध्यम से उनकी इंट्रासेल्युलर सामग्री को जोड़ने और विद्युत क्षमता को सीधे प्रसारित करने के माध्यम से भी प्रेषित की जा सकती है। इस फैलाव को क्रमिक कहा जाता है, और कनेक्शन को ही विद्युत सिनेप्स कहा जाता है। डेंड्राइट्स, न्यूरॉन के शरीर से दूरी के आधार पर, समीपस्थ (करीब) और बाहर (दूर) में विभाजित होते हैं। डिस्टल डेंड्राइट ऐसे खंड बना सकते हैं जो अर्ध-स्वायत्त तत्वों के रूप में कार्य करते हैं। उत्तेजना के अन्तर्ग्रथनी मार्गों के अलावा, एक्स्ट्रासिनेप्टिक तंत्र हैं जो मेटाबोट्रोपिक आसंजनों का कारण बनते हैं। उत्तेजित गतिविधि के अलावा, सहज गतिविधि भी होती है। अंत में, मस्तिष्क के न्यूरॉन्स ग्लियल कोशिकाओं से घिरे होते हैं, जो चल रही प्रक्रियाओं पर भी महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं।

विकास के एक लंबे रास्ते ने कई तंत्र बनाए हैं जिनका उपयोग मस्तिष्क अपने काम में करता है। उनमें से कुछ को अपने आप समझा जा सकता है, दूसरों का अर्थ काफी जटिल बातचीत पर विचार करने पर ही स्पष्ट हो जाता है। इसलिए, न्यूरॉन के उपरोक्त विवरण को संपूर्ण नहीं माना जाना चाहिए। गहरे मॉडल पर जाने के लिए, हमें पहले न्यूरॉन्स के "मूल" गुणों को समझना होगा।

1952 में, एलन लॉयड हॉजकिन और एंड्रयू हक्सले ने विद्युत तंत्र का वर्णन किया जो विशाल स्क्वीड अक्षतंतु (हॉजकिन, 1952) में तंत्रिका संकेतों की पीढ़ी और संचरण को नियंत्रित करता है। क्या मूल्यांकन किया गया था नोबेल पुरुस्कार 1963 में शरीर विज्ञान और चिकित्सा में। हॉजकिन-हक्सले मॉडल सामान्य अंतर समीकरणों की एक प्रणाली के साथ एक न्यूरॉन के व्यवहार का वर्णन करता है। ये समीकरण एक सक्रिय माध्यम में एक ऑटोवेव प्रक्रिया के अनुरूप हैं। वे कई घटकों को ध्यान में रखते हैं, जिनमें से प्रत्येक का वास्तविक सेल में अपना बायोफिजिकल समकक्ष होता है (नीचे चित्र)। आयन पंप वर्तमान स्रोत I p के अनुरूप हैं। आंतरिक लिपिड परत कोशिका झिल्लीकैपेसिटेंस C m के साथ एक कैपेसिटर बनाता है। सिनैप्टिक रिसेप्टर्स के आयनिक चैनल प्रदान करते हैं विद्युत चालकताजी एन, जो लागू संकेतों पर निर्भर करता है, समय टी के साथ बदलता रहता है, और झिल्ली क्षमता वी का कुल मूल्य। झिल्ली छिद्रों की रिसाव धारा एक कंडक्टर जी एल बनाती है। आयन चैनलों के साथ आयनों की गति इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट्स की कार्रवाई के तहत होती है, जो इलेक्ट्रोमोटिव बल ई एन और ई एल के साथ वोल्टेज स्रोतों के अनुरूप होती है।

हॉजकिन-हक्सले मॉडल के मुख्य घटक

स्वाभाविक रूप से, तंत्रिका नेटवर्क बनाते समय, केवल सबसे आवश्यक गुणों को छोड़कर, न्यूरॉन मॉडल को सरल बनाने की इच्छा होती है। सबसे प्रसिद्ध और लोकप्रिय सरलीकृत मॉडल मैककुलोच-पिट्स कृत्रिम न्यूरॉन है, जिसे 1940 के दशक की शुरुआत में विकसित किया गया था (मैककुलो जे।, पिट्स डब्ल्यू।, 1956)।


औपचारिक न्यूरॉन मैकुलोच - पिट्स

ऐसे न्यूरॉन के इनपुट को सिग्नल भेजे जाते हैं। इन संकेतों को भारित रूप से अभिव्यक्त किया जाता है। इसके अलावा, इस रैखिक संयोजन पर एक निश्चित गैर-रेखीय सक्रियण फ़ंक्शन लागू होता है, उदाहरण के लिए, एक सिग्मोइडल। लॉजिस्टिक फ़ंक्शन को अक्सर सिग्मोइडल के रूप में उपयोग किया जाता है:


लॉजिस्टिक फंक्शन

इस मामले में, औपचारिक न्यूरॉन की गतिविधि को इस प्रकार लिखा जाता है

नतीजतन, ऐसा न्यूरॉन थ्रेशोल्ड योजक में बदल जाता है। पर्याप्त रूप से खड़ी थ्रेशोल्ड फ़ंक्शन के साथ, न्यूरॉन आउटपुट सिग्नल या तो 0 या 1 है। इनपुट सिग्नल और न्यूरॉन वेट का भारित योग दो छवियों का एक कनवल्शन है: इनपुट सिग्नल इमेज और न्यूरॉन वेट द्वारा वर्णित छवि। इन छवियों का पत्राचार जितना सटीक होगा, कनवल्शन परिणाम उतना ही अधिक होगा। यही है, न्यूरॉन, वास्तव में, यह निर्धारित करता है कि आपूर्ति किया गया संकेत उसके सिनेप्स पर दर्ज की गई छवि के समान है। जब कनवल्शन वैल्यू एक निश्चित स्तर से अधिक हो जाती है और थ्रेशोल्ड फ़ंक्शन एक पर स्विच हो जाता है, तो इसे न्यूरॉन द्वारा एक निर्णायक बयान के रूप में व्याख्या किया जा सकता है कि यह प्रस्तुत छवि को मान्यता देता है।

वास्तविक न्यूरॉन्स वास्तव में मैककुलोच-पिट्स न्यूरॉन्स के समान हैं। उनके स्पाइक्स के आयाम इस बात पर निर्भर नहीं करते हैं कि सिनेप्स पर कौन से सिग्नल उन्हें पैदा करते हैं। स्पाइक या तो है या नहीं। लेकिन वास्तविक न्यूरॉन्स एक उत्तेजना के साथ एक आवेग के साथ नहीं, बल्कि एक आवेग अनुक्रम के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। इस मामले में, आवेगों की आवृत्ति जितनी अधिक होती है, उतनी ही सटीक रूप से न्यूरॉन की छवि विशेषता को पहचाना जाता है। इसका मतलब यह है कि अगर हम ऐसे थ्रेशोल्ड एडर्स का एक तंत्रिका नेटवर्क बनाते हैं, तो यह एक स्थिर इनपुट सिग्नल के साथ कुछ आउटपुट परिणाम देगा, लेकिन यह परिणाम वास्तविक न्यूरॉन्स के काम करने के तरीके को पुन: पेश करने से बहुत दूर होगा। एक तंत्रिका नेटवर्क को एक जैविक प्रोटोटाइप के करीब लाने के लिए, हमें गतिकी में काम करने, अस्थायी मापदंडों को ध्यान में रखते हुए और संकेतों की आवृत्ति गुणों को पुन: प्रस्तुत करने की आवश्यकता है।

लेकिन आप दूसरी तरफ जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक न्यूरॉन की गतिविधि की एक सामान्यीकृत विशेषता को बाहर करना संभव है, जो इसके आवेगों की आवृत्ति से मेल खाती है, अर्थात एक निश्चित अवधि में स्पाइक्स की संख्या। यदि हम इस तरह के विवरण में जाते हैं, तो हम एक न्यूरॉन को एक साधारण रैखिक योजक के रूप में कल्पना कर सकते हैं।

रैखिक योजक

आउटपुट सिग्नल और, तदनुसार, ऐसे न्यूरॉन्स के लिए इनपुट सिग्नल अब द्विपरमाणुक (0 या 1) नहीं हैं, लेकिन एक निश्चित अदिश मात्रा द्वारा व्यक्त किए जाते हैं। सक्रियण फ़ंक्शन को तब लिखा जाता है

एक रैखिक योजक को एक आवेग न्यूरॉन से मौलिक रूप से अलग कुछ के रूप में नहीं माना जाना चाहिए, यह केवल मॉडलिंग या वर्णन करते समय, लंबे समय के अंतराल पर जाने की अनुमति देता है। और यद्यपि आवेग विवरण अधिक सही है, कई मामलों में एक रैखिक योजक के लिए संक्रमण मॉडल के एक मजबूत सरलीकरण द्वारा उचित है। इसके अलावा, कुछ महत्वपूर्ण गुण जिन्हें स्पंदित न्यूरॉन में देखना मुश्किल है, एक रैखिक योजक के लिए काफी स्पष्ट हैं।

मानव मस्तिष्क तंत्रिका तंत्र का मध्य भाग है। बाहरी दुनिया की जानकारी के आधार पर शरीर में होने वाली सभी प्रक्रियाओं को यहां नियंत्रित किया जाता है।

मस्तिष्क के न्यूरॉन्स तंत्रिका ऊतक की संरचनात्मक कार्यात्मक इकाइयाँ हैं जो जीवित जीवों को बाहरी वातावरण में परिवर्तन के अनुकूल होने की क्षमता प्रदान करते हैं। मानव मस्तिष्क न्यूरॉन्स से बना है।

मस्तिष्क में न्यूरॉन्स के कार्य:

• बाहरी वातावरण में परिवर्तन के बारे में जानकारी का प्रसारण;
• लंबे समय तक जानकारी संग्रहीत करना;
• प्राप्त जानकारी के आधार पर बाहरी दुनिया की छवि बनाना;
• इष्टतम मानव व्यवहार का संगठन।

ये सभी कार्य एक लक्ष्य के अधीन हैं - अस्तित्व के संघर्ष में एक जीवित जीव की सफलता सुनिश्चित करना।

यह लेख न्यूरॉन्स की निम्नलिखित विशेषताओं पर चर्चा करेगा:

• संरचना;
• एक दूसरे के साथ परस्पर संबंध;
• विचार;
• किसी व्यक्ति के जीवन के विभिन्न अवधियों में विकास।

मस्तिष्क के बाएं गोलार्ध में दाएं से 200,000,000 अधिक न्यूरॉन्स होते हैं।

तंत्रिका कोशिका संरचना

मस्तिष्क में न्यूरॉन्स आकार में अनियमित होते हैं, वे एक पत्ते या फूल की तरह दिख सकते हैं, अलग-अलग खांचे और संकल्प होते हैं। रंग पैलेट भी विविध है। वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि कोशिका के रंग और आकार और उसके उद्देश्य के बीच एक संबंध होता है।

उदाहरण के लिए, दृश्य प्रांतस्था के प्रक्षेपण क्षेत्र की कोशिकाओं के ग्रहणशील क्षेत्रों में एक लम्बी आकृति होती है, जो उन्हें अंतरिक्ष में अलग-अलग झुकाव वाली रेखाओं के अलग-अलग टुकड़ों का चयन करने में मदद करती है।

प्रत्येक कोशिका में एक शरीर और प्रक्रियाएं होती हैं। यह मस्तिष्क के ऊतकों में ग्रे और सफेद पदार्थ को अलग करने की प्रथा है। न्यूरॉन्स के शरीर, ग्लियाल कोशिकाओं के साथ, जो तंत्रिका ऊतक की संरचना की सुरक्षा, अलगाव और संरक्षण प्रदान करते हैं, बनाते हैं बुद्धि... के अनुसार बंडलों में आयोजित प्रक्रियाएं कार्यात्मक उद्देश्य, एक सफेद पदार्थ है।

मनुष्यों में न्यूरॉन्स और ग्लिया का अनुपात 1:10 है।

प्रक्रियाओं के प्रकार:

• अक्षतंतु - एक लम्बी उपस्थिति है, अंत में वे टर्मिनलों में शाखा करते हैं - तंत्रिका सिरा, जो अन्य कोशिकाओं को आवेगों के संचरण के लिए आवश्यक हैं;
• डेंड्राइट्स - अक्षतंतु से छोटे, एक शाखित संरचना भी होती है; उनके माध्यम से, न्यूरॉन जानकारी प्राप्त करता है।

इस संरचना के लिए धन्यवाद, मस्तिष्क में न्यूरॉन्स एक दूसरे के साथ "संचार" करते हैं और मस्तिष्क के ऊतकों को बनाने वाले तंत्रिका नेटवर्क में संयोजित होते हैं। डेन्ड्राइट और अक्षतंतु दोनों लगातार बढ़ रहे हैं। तंत्रिका तंत्र की यह प्लास्टिसिटी बुद्धि के विकास का आधार है।

एक तंत्रिका विभिन्न तंत्रिका कोशिकाओं से संबंधित कई अक्षतंतु का एक संग्रह है।

सिनैप्टिक कनेक्शन

तंत्रिका नेटवर्क का निर्माण विद्युत उत्तेजना पर आधारित होता है, जिसमें दो प्रक्रियाएं होती हैं:

• ऊर्जा से विद्युत उत्तेजना शुरू करना बाहरी प्रभाव- डेंड्राइट्स पर स्थित झिल्लियों की विशेष संवेदनशीलता के कारण होता है;
• प्राप्त संकेत के आधार पर सेलुलर गतिविधि शुरू करना और तंत्रिका तंत्र की अन्य संरचनात्मक इकाइयों को प्रभावित करना।

न्यूरॉन्स की गति की गणना कुछ मिलीसेकंड में की जाती है।

न्यूरॉन्स एक दूसरे से विशेष संरचनाओं - सिनैप्स के माध्यम से जुड़े हुए हैं। इनमें प्रीसानेप्टिक और पोस्टसिनेप्टिक झिल्ली होते हैं, जिसके बीच द्रव से भरा एक सिनैप्टिक फांक होता है।

क्रिया की प्रकृति से, सिनैप्स उत्तेजक और निरोधात्मक हो सकते हैं। सिग्नलिंग रासायनिक या विद्युत हो सकता है।

पहले मामले में, न्यूरोट्रांसमीटर को प्रीसानेप्टिक झिल्ली पर संश्लेषित किया जाता है, जो विशेष पुटिकाओं - पुटिकाओं से किसी अन्य कोशिका के पोस्टसिनेप्टिक झिल्ली के रिसेप्टर्स में प्रवेश करते हैं। उनके प्रभाव के बाद, एक निश्चित प्रकार के आयन बड़े पैमाने पर पड़ोसी न्यूरॉन में प्रवेश कर सकते हैं। यह पोटेशियम और सोडियम चैनलों के माध्यम से करता है। सामान्य अवस्था में, वे बंद होते हैं, नकारात्मक रूप से आवेशित आयन कोशिका के अंदर होते हैं, और सकारात्मक रूप से बाहर। नतीजतन, खोल पर एक वोल्टेज अंतर बनता है। यह आराम की संभावना है। सकारात्मक रूप से आवेशित आयनों के अंदर जाने के बाद, एक क्रिया क्षमता उत्पन्न होती है - एक तंत्रिका आवेग।

विशेष प्रोटीन - पोटेशियम-सोडियम पंप की मदद से सेल संतुलन बहाल किया जाता है।

रासायनिक अन्तर्ग्रथन गुण:

• उत्तेजना केवल एक दिशा में की जाती है;
• मध्यस्थ रिलीज की प्रक्रियाओं की अवधि, इसके संचरण, रिसेप्टर के साथ बातचीत और एक एक्शन पोटेंशिअल के गठन से जुड़े सिग्नल ट्रांसमिशन में 0.5 से 2 एमएस की देरी की उपस्थिति;
• ट्रांसमीटर स्टॉक की कमी या लगातार झिल्ली विध्रुवण की उपस्थिति के कारण थकान हो सकती है;
• जहर, दवाओं और अन्य जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों के प्रति उच्च संवेदनशीलता।

वर्तमान में 100 से अधिक न्यूरोट्रांसमीटर ज्ञात हैं। इन पदार्थों के उदाहरण डोपामाइन, नॉरपेनेफ्रिन, एसिटाइलकोलाइन हैं।

विद्युत संचरण को एक संकीर्ण अन्तर्ग्रथनी अंतराल और झिल्लियों के बीच कम प्रतिरोध की विशेषता है। इस मामले में, प्रीसानेप्टिक झिल्ली पर निर्मित क्षमता पोस्टसिनेप्टिक झिल्ली पर उत्तेजना के प्रसार का कारण बनती है।

विद्युत synapse गुण:

• सूचना हस्तांतरण की गति रासायनिक सिनेप्स की तुलना में अधिक है;
• एक तरफा और दो तरफा सिग्नल ट्रांसमिशन (विपरीत दिशा में) दोनों संभव है।

मिश्रित सिनैप्स भी होते हैं, जिसमें उत्तेजना को न्यूरोट्रांसमीटर की मदद से और विद्युत आवेगों की मदद से दोनों में प्रसारित किया जा सकता है।

मेमोरी में प्राप्त जानकारी को संग्रहीत और पुन: प्रस्तुत करना शामिल है। प्रशिक्षण के परिणामस्वरूप, तथाकथित मेमोरी निशान बने रहते हैं, और उनके सेट एनग्राम बनाते हैं - "रिकॉर्ड"। तंत्रिका तंत्र इस प्रकार है: कुछ आवेग कई बार सर्किट से गुजरते हैं, सिनैप्स में संरचनात्मक और जैव रासायनिक परिवर्तन बनते हैं। इस प्रक्रिया को समेकन कहा जाता है। समान संपर्कों का बार-बार उपयोग विशिष्ट प्रोटीन बनाता है - ये स्मृति निशान हैं।

मस्तिष्क के ऊतकों के विकास की विशेषताएं

मस्तिष्क की संरचनाएं 3 साल तक बनती रहती हैं। बच्चे के जीवन के पहले वर्ष के अंत तक मस्तिष्क का द्रव्यमान दोगुना हो जाता है।

तंत्रिका ऊतक की परिपक्वता दो प्रक्रियाओं के विकास की डिग्री से निर्धारित होती है:

• माइलिनेशन - इन्सुलेट झिल्ली का गठन;
• सिनैप्टोजेनेसिस - सिनैप्टिक कनेक्शन का गठन।

माइलिनेशन अंतर्गर्भाशयी जीवन के चौथे महीने में संवेदी और मोटर कार्यों के लिए जिम्मेदार "पुरानी" मस्तिष्क संरचनाओं के साथ शुरू होता है। कंकाल की मांसपेशियों को नियंत्रित करने वाली प्रणालियों में - शिशु के जन्म से कुछ समय पहले, और जीवन के पहले वर्ष के दौरान सक्रिय रूप से जारी रहती है। और उच्च मानसिक कार्यों से जुड़े क्षेत्रों में, जैसे कि सीखना, भाषण, सोच, जन्म के बाद ही माइलिनेशन शुरू होता है।

इसीलिए इस अवधि के दौरान संक्रमण और वायरस जो पैदा करते हैं हानिकारक प्रभावमस्तिष्क पर। इसकी तुलना कार दुर्घटना से की जा सकती है: कम गति पर टक्कर उच्च गति की तुलना में कम नुकसान पहुंचाएगी। तो यहाँ भी - परिपक्वता की सक्रिय प्रक्रिया में हस्तक्षेप से भारी नुकसान हो सकता है और दुखद परिणाम हो सकते हैं - सेरेब्रल पाल्सी, मानसिक मंदता या मानसिक मंदता।

किसी व्यक्ति की मनो-शारीरिक विशेषताओं का स्थिरीकरण 20-25 वर्ष की आयु में होता है।

एक व्यक्तिगत तंत्रिका कोशिका का विकास एक ऐसे गठन से शुरू होता है जिसमें विशिष्ट विद्युत गतिविधि होती है। इसकी प्रक्रियाएं, खींचकर, आसपास के ऊतकों में प्रवेश करती हैं और सिनैप्टिक संपर्क स्थापित करती हैं। इस प्रकार, शरीर के सभी अंगों और प्रणालियों का संरक्षण (नियंत्रण) होता है। यह प्रक्रिया आधे से अधिक मानव जीनों द्वारा नियंत्रित होती है।

कोशिकाएं विशेष परस्पर जुड़ी संरचनाओं में संयोजित होती हैं - तंत्रिका नेटवर्क जो विशिष्ट कार्य करते हैं।

वैज्ञानिक मान्यताओं में से एक यह है कि मस्तिष्क में न्यूरॉन्स की संरचना का पदानुक्रम ब्रह्मांड की संरचना जैसा दिखता है।

न्यूरॉन्स का विकास, उनकी विशेषज्ञता, एक व्यक्ति के जीवन भर जारी रहती है। एक वयस्क और एक शिशु में, न्यूरॉन्स की संख्या लगभग समान होती है, लेकिन प्रक्रियाओं की लंबाई और उनकी संख्या कई बार भिन्न होती है। इसे सीखने और नए कनेक्शन बनाने के साथ करना है।

तंत्रिका कोशिकाओं और उनके मेजबान के अस्तित्व की अवधि सबसे अधिक बार मेल खाती है।

तंत्रिका कोशिकाओं के प्रकार

मस्तिष्क के तंत्रिका तंत्र का प्रत्येक तत्व कार्य करता है विशिष्ट कार्य... विचार करें कि कुछ प्रकार के न्यूरॉन्स किसके लिए जिम्मेदार हैं।

रिसेप्टर्स

अधिकांश रिसेप्टर न्यूरॉन्स में स्थित होते हैं, उनका कार्य संवेदी अंगों के रिसेप्टर्स से केंद्रीय तंत्रिका तंत्र तक एक संकेत संचारित करना है।

कमांड न्यूरॉन्स

यहाँ डिटेक्टर कोशिकाओं से पथ, अल्पकालिक और दीर्घकालीन स्मृतिऔर आने वाले सिग्नल के जवाब में निर्णय लिया जाता है। इसके बाद, प्रीमोटर ज़ोन को एक कमांड भेजी जाती है, और एक प्रतिक्रिया बनती है।

प्रभावोत्पादक

वे अंगों और ऊतकों को एक संकेत संचारित करते हैं। इन न्यूरॉन्स में लंबे अक्षतंतु होते हैं। मोटर न्यूरॉन्स प्रभावकारी कोशिकाएं होती हैं जिनके अक्षतंतु तंत्रिका तंतुओं का निर्माण करते हैं जो मांसपेशियों की ओर ले जाते हैं। स्वायत्त तंत्रिका तंत्र की गतिविधि को नियंत्रित करने वाले प्रभावकारी न्यूरॉन्स (इसमें चयापचय, नियंत्रण शामिल हैं) आंतरिक अंग, श्वास, दिल की धड़कन - सब कुछ जो बिना सचेत नियंत्रण के होता है) मस्तिष्क के बाहर हैं।

मध्यम

उन्हें संपर्क या सम्मिलन कोशिका भी कहा जाता है - ये कोशिकाएं रिसेप्टर्स और प्रभावकों के बीच की कड़ी हैं।

दर्पण स्नायु

ये न्यूरॉन्स केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के विभिन्न भागों में पाए जाते हैं। ऐसा माना जाता है कि शावकों को अपने आसपास की दुनिया में बेहतर और तेजी से बसने के लिए वे क्रमिक रूप से दिखाई दिए।

बंदरों के साथ एक प्रयोग के परिणामस्वरूप कोशिकाओं को पाया गया। जानवर ने विशेष उपकरणों से फीडर से भोजन लिया। जब वैज्ञानिक ने ऐसा ही किया, तो यह पता चला कि प्रायोगिक व्यक्ति में, प्रांतस्था के कुछ हिस्से सक्रिय होते हैं, जैसे कि उसने खुद किया हो।

सहानुभूति, सामाजिक कौशल, सीखना, दोहराव, नकल दर्पण न्यूरॉन्स के काम पर आधारित हैं। भविष्यवाणी करने की क्षमता इन कोशिकाओं पर भी लागू होती है।

वैज्ञानिकों ने पाया है कि स्पष्ट रूप से कल्पना करना और करना लगभग एक ही बात है। दृश्य के रूप में मनोचिकित्सा की इस तरह की एक विधि इस अभिधारणा पर बनाई गई है।

मिरर न्यूरॉन्स एक सांस्कृतिक परत के पीढ़ी से पीढ़ी तक संचरण और उसके विकास का आधार हैं। उदाहरण के लिए, पेंट करना सीखते समय, पहले हम पहले ही दोहराते हैं मौजूदा तरीके, यानी हम नकल करते हैं। और फिर इस अनुभव के आधार पर मौलिक कृतियों की रचना की जाती है।

नवीनता और पहचान के न्यूरॉन्स

नवीनता के न्यूरॉन्स पहले मेंढकों के अध्ययन में खोजे गए थे, और बाद में मनुष्यों में पाए गए। ये कोशिकाएं दोहराए जाने वाले उद्दीपनों पर प्रतिक्रिया देना बंद कर देती हैं। संकेत में परिवर्तन, इसके विपरीत, उनकी सक्रियता को भड़काता है।

पहचान कोशिकाएं एक दोहराव संकेत का पता लगाती हैं, जो पहले इस्तेमाल की गई प्रतिक्रिया को उत्सर्जित करने की अनुमति देती है, कभी-कभी एक उत्तेजना से भी आगे - एक एक्स्ट्रापोलर प्रतिक्रिया।

उनकी संयुक्त कार्रवाई नवीनता पर जोर देती है, आदतन उत्तेजनाओं के प्रभाव को कमजोर करती है, और उत्तरदायी व्यवहार के गठन के लिए समय का अनुकूलन करती है।

तंत्रिका ऊतक में दोष से जुड़े रोग

कई मानव स्वास्थ्य विकारों को किसके द्वारा रेखांकित किया जा सकता है विभिन्न उल्लंघनमस्तिष्क के तंत्रिका कनेक्शन।

आत्मकेंद्रित

वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि आत्मकेंद्रित दर्पण न्यूरॉन्स के अविकसितता या शिथिलता से जुड़ा है। एक बच्चा, एक वयस्क को देखकर, दूसरे व्यक्ति के व्यवहार और भावनाओं को नहीं समझ सकता है और उसके कार्यों की भविष्यवाणी नहीं कर सकता है। भय उत्पन्न होता है। एक सुरक्षात्मक प्रतिक्रिया अपने आप में एक ताला है।

पार्किंसंस रोग

इस बीमारी के साथ बिगड़ा हुआ मोटर फ़ंक्शन का कारण डोपामाइन-उत्पादक न्यूरॉन्स की क्षति और मृत्यु है।

अल्जाइमर रोग

संभावित कारणों में से एक न्यूरोट्रांसमीटर एसिटाइलकोलाइन के उत्पादन में कमी है। दूसरा विकल्प तंत्रिका ऊतक में संचय है अमाइलॉइड सजीले टुकड़े- पैथोलॉजिकल प्रोटीन प्लाक।

एक प्रकार का मानसिक विकार

एक सिद्धांत कहता है कि एक सिज़ोफ्रेनिक के मस्तिष्क की कोशिकाओं के बीच संचार में खराबी होती है। अध्ययनों से पता चला है कि ऐसे लोगों में सिनैप्स में न्यूरोट्रांसमीटर के रिलीज के लिए जिम्मेदार जीन ठीक से काम नहीं कर रहे हैं। एक अन्य संस्करण डोपामाइन का अत्यधिक उत्पादन है। रोग की उत्पत्ति का तीसरा सिद्धांत माइलिन म्यान को नुकसान के कारण तंत्रिका आवेगों के संचरण की गति में कमी है।

न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग (न्यूरॉन्स की मृत्यु से जुड़े) खुद को महसूस करते हैं जब अधिकांश कोशिकाएं मर जाती हैं, इसलिए उपचार बाद के चरणों में शुरू होता है। व्यक्ति स्वस्थ दिखता है, बीमारी के कोई लक्षण नहीं हैं, और खतरनाक प्रक्रिया शुरू हो चुकी है। यह इस तथ्य के कारण है कि मानव मस्तिष्क बहुत लचीला है और इसमें शक्तिशाली प्रतिपूरक तंत्र हैं। उदाहरण: जब डोपामाइन-उत्पादक न्यूरॉन्स मर जाते हैं, तो शेष कोशिकाएं उत्पन्न होती हैं बड़ी मात्रापदार्थ। न्यूरोट्रांसमीटर को संकेत प्राप्त करने वाली कोशिकाओं की संवेदनशीलता भी बढ़ जाती है। कुछ समय के लिए ये प्रक्रियाएं रोग के लक्षणों को प्रकट होने से रोकती हैं।

गुणसूत्र असामान्यताओं (डाउन सिंड्रोम, विलियम्स सिंड्रोम) के कारण होने वाली बीमारियों के लिए, पैथोलॉजिकल प्रजातियांतंत्रिका कोशिकाएं।