على أبسط المستويات ، وظيفة الجهاز العصبي هو إرسال إشارات من خلية واحدة إلى أخرى ، أو من جزء واحد من الجسم للآخرين. هناك طريقتان الأساسية التي خلية يمكن إرسال إشارات إلى الخلايا الأخرى. أبسط هو عن طريق الإفراج عن المواد الكيميائية تسمى الهرمونات في التداول الداخلي ، بحيث يمكن نشرها على مواقع بعيدة. وعلى النقيض من هذا الوضع "البث" من إشارات ، ويوفر الجهاز العصبي "نقطة إلى نقطة" الإشارات العصبية مشروع محاور عصبية إلى مناطق مستهدفة محددة ، وإجراء اتصالات مع متشابك الخلايا المستهدفة المحددة. وهكذا ، يشير الى العصبية غير قادرة على مستوى أعلى بكثير من الدقة من إشارات الهرمونية. وهو أيضا أسرع بكثير : الإشارات العصبية أسرع السفر بسرعة تتجاوز 100 متر في الثانية الواحدة.
على مستوى أكثر تكاملية ، وتتمثل المهمة الرئيسية للجهاز العصبي هو السيطرة على الجسم. وبسبب هذا الاتساق ، ويشار في كثير من الأحيان الخلايا glutamatergic باسم "الخلايا العصبية مثير" ، وخلايا GABAergic باسم "الخلايا العصبية المثبطة". بالمعنى الدقيق للكلمة وهذا مخالف للمصطلحات ، وهذه هي المستقبلات التي مثير والمثبطة ، وليس الخلايا العصبية ، ولكن ينظر الشائع حتى في المنشورات العلمية.
مجموعة فرعية واحدة من نقاط الاشتباك العصبي مهم جدا قادرة على تشكيل آثار الذاكرة عن طريق تغييرات طويلة الأمد التي تعتمد على النشاط في قوة متشابك. النموذج الأكثر شهرة من الذاكرة العصبية هي عملية تسمى التقوية على المدى الطويل (مختصر الكمونية) ، التي تعمل في نقاط الاشتباك العصبي التي تستخدم جلتاميت العصبي بناء على نوع خاص من مستقبلات المعروفة باسم مستقبلات NMDA. مستقبلات NMDA لديه "النقابي" العقار : إذا كانت الخلايا اثنين من المشاركين في المشبك على حد سواء تفعيلها في نفس الوقت تقريبا ، ويفتح قناة الكالسيوم الذي يسمح لتدفق في الخلية المستهدفة. دخول الكالسيوم يبدأ سلسلة رسول الثاني الذي يؤدي في النهاية إلى زيادة في عدد مستقبلات الغلوتامات في الخلية المستهدفة ، مما يزيد من قوة فعالة من المشبك. يمكن أن يحدث هذا التغيير في قوة تستمر لأسابيع أو لفترة أطول. منذ اكتشاف الكمونية في عام 1973 ، وقد تم العديد من أنواع أخرى من آثار الذاكرة متشابك وجدت ، التي تنطوي على الزيادة أو النقصان في قوة متشابك التي تحدثها ظروف مختلفة ، وتستمر لفترات متفاوتة من الزمن. جميع هذه الأشكال من modifiability متشابك ، والنظر إليها مجتمعة ، تؤدي إلى اللدونة العصبية ، وهذا هو ، الى القدرة على الجهاز العصبي إلى تكييف نفسها مع التغيرات في البيئة.
ونظم الدوائر العصبية
الوظيفة الأساسية من الخلايا العصبية ترسل إشارات إلى خلايا أخرى تشمل القدرة على الخلايا العصبية إلى إشارات تبادل مع بعضها البعض. الشبكات التي شكلتها مجموعات مترابطة من الخلايا العصبية قادرة على طائفة واسعة من الوظائف ، بما في ذلك الكشف عن ميزة ، وتوليد نمط ، والتوقيت. في الواقع ، من الصعب تعيين حدود لمعالجة أنواع المعلومات التي يمكن أن تقوم بها الشبكات العصبية : وارن مكلوتش والتر بيتس عام 1943 أظهرت أن شبكات حتى تشكلت من التجريد الرياضي تبسيطها إلى حد كبير من الخلايا العصبية قادرة على حساب عالمية . المتقدمة تشارلز شيرينجتون ، في كتابه «1906 نفوذا والعمل التكاملي لل'' الجهاز العصبي ، ومفهوم آليات التحفيز للاستجابة بالتفصيل أكثر من ذلك بكثير ، والسلوكية ، ومدرسة الفكر التي سادت علم النفس من خلال منتصف القرن 20 حاول أن يشرح كل جانب من جوانب السلوك البشري من حيث الحوافز والاستجابة.
ومع ذلك ، أظهرت الدراسات التجريبية من الكهربية ، في بداية القرن 20 في وقت مبكر والوصول الإنتاجية العالية عن طريق 1940s ، أن الجهاز العصبي يحتوي على العديد من الآليات لتوليد أنماط النشاط في جوهرها ، دون الحاجة إلى حافز خارجي. تم العثور على الخلايا العصبية لتكون قادرة على إنتاج سلاسل منتظمة من إمكانات العمل ، أو متواليات من رشقات نارية ، وحتى في عزلة تامة. عندما تكون متصلا الخلايا العصبية نشطة جوهريا لبعضها البعض في الدوائر المعقدة ، وإمكانيات لتوليد الأنماط الزمنية المعقدة تصبح أكثر اتساعا.
ردود الفعل وغيرها من الدوائر التحفيز على الاستجابة
أبسط نوع من الدوائر العصبية هي القوس المنعكس ، والذي يبدأ من المدخلات الحسية وينتهي الناتج المحرك ، ويمر من خلال سلسلة من الخلايا العصبية بينهما. على سبيل المثال ، خذ بعين الاعتبار "الانسحاب لا ارادي" مما تسبب في يد لدعم النطر بعد لمس موقد ساخن. الدائرة يبدأ مع المستقبلات الحسية في الجلد التي يتم تفعيلها من خلال المستويات الضارة من الحرارة : نوع خاص من التركيب الجزيئي جزءا لا يتجزأ من غشاء أسباب الحرارة لتوليد مجال كهربائي عبر الغشاء. إذا كان التغيير الكهربائية المحتملة كبيرة بما فيه الكفاية ، فإنه يستدعي إمكانات العمل ، والتي تبث على طول محور عصبي من الخلية المستقبلة ، في الحبل الشوكي. هناك محور عصبي يجعل الاتصالات متشابك مثير مع الخلايا الأخرى ، والبعض منها مشروع لنفس المنطقة من الحبل الشوكي ، والبعض الآخر توقع في الدماغ. هدف واحد هو مجموعة من interneurons العمود الفقري لهذا المشروع الخلايا العصبية الحركية في السيطرة على عضلات الذراع. وinterneurons تثير الخلايا العصبية الحركية ، وإذا كانت الإثارة قوية بما فيه الكفاية ، وبعض من الخلايا العصبية الحركية توليد إمكانات العمل ، الذي يسافر باستمرار محاور عصبية لدرجة أنها إجراء اتصالات متشابك مثير مع خلايا العضلات. الإشارات مثير حمل انكماش خلايا العضلات ، مما يسبب الزوايا المشتركة في الذراع لتغيير ، وسحب الذراع بعيدا.
في الواقع ، هذا المخطط straightfoward يخضع لمضاعفات عديدة. على الرغم من ردود الفعل لأبسط هناك المسارات العصبية الحسية قصيرة من الخلايا العصبية إلى الخلايا العصبية الحركية ، وهناك أيضا الخلايا العصبية الأخرى المجاورة التي تشارك في الدوائر وتعدل الاستجابة. وعلاوة على ذلك ، هناك توقعات من الدماغ إلى الحبل الشوكي التي هي قادرة على تعزيز أو عرقلة ارادي.
ورغم أنه قد يكون توسط في أبسط ردود الفعل من قبل دوائر الكذب تماما داخل الحبل الشوكي ، والردود أكثر تعقيدا تعتمد على معالجة الاشارات في الدماغ. تنظر ، على سبيل المثال ، ماذا يحدث عندما يكون الجسم في هامش التحركات المجال البصري ، ويبدو الشخص تجاهها. الاستجابة الأولية الحسية ، في شبكية العين ، والاستجابة للسيارات النهائي ، في نواة المحرك للعين من جذع الدماغ ، ليست كلها مختلفة عن تلك التي في منعكس بسيطة ، ولكن في المراحل المتوسطة ومختلفة تماما. بدلا من سلسلة واحدة أو خطوتين من تجهيز والاشارات البصرية تمر عبر مراحل ربما دزينة من التكامل ، تنطوي على المهاد ، قشرة الدماغ ، العقد القاعدية ، أكيمة متفوقة ، والمخيخ ، ونوى الدماغ عدة. هذه المناطق أداء وظائف الإشارات التي تشمل تجهيز كشف الميزة ، تحليل الإدراك الحسي ، وأذكر الذاكرة ، وصنع القرار ، والتخطيط للسيارات.
ميزة الكشف هو القدرة على استخراج المعلومات ذات الصلة بيولوجيا من مزيج من إشارات حسية. في النظام البصري ، على سبيل المثال ، المستقبلات الحسية في شبكية العين هي الوحيدة القادرة على حدة للكشف عن "نقطة ضوء" في العالم الخارجي. الخلايا العصبية البصرية المستوى الثاني تلقي مساهمات من مجموعات من المستقبلات الأولية ، وارتفاع مستوى الخلايا العصبية تلقي مساهمات من مجموعات من الخلايا العصبية المستوى الثاني ، وهلم جرا ، وتشكيل التسلسل الهرمي للمراحل التجهيز. في كل مرحلة ، يتم استخراج معلومات هامة من فرقة إشارة ويتم تجاهل المعلومات غير مهم. بحلول نهاية هذه العملية ، التي تمثل مدخلات إشارات "نقطة الضوء" تم تحويلها إلى تمثيل العصبية من الكائنات في العالم المحيط وممتلكاتهم. تجهيز الأكثر تطورا الحسية يحدث داخل المخ ، ولكن ميزة استخراج معقدة تأخذ أيضا في الحبل الشوكي والحواس الطرفية مثل شبكية العين.
الجوهرية نمط الجيل
على الرغم من التحفيز للاستجابة الآليات أسهل على الفهم ، والجهاز العصبي هو أيضا قادرة على السيطرة على الجسم بطرق التي لا تحتاج إلى حافز خارجي ، من خلال ايقاعات المولدة داخليا من النشاط. بسبب مجموعة متنوعة من القنوات ايون الجهد الحساسة التي يمكن أن تكون جزءا لا يتجزأ في غشاء الخلية العصبية ، العديد من أنواع الخلايا العصبية قادرة ، حتى في عزلة ، لتوليد متواليات الايقاعي من إمكانات العمل ، أو التناوبات rhymthic بين معدل عالية الانفجار وquiessence . عندما الخلايا العصبية التي هي في جوهرها الإيقاعي ترتبط بعضها البعض من خلال نقاط الاشتباك العصبي مثير أو المثبطة ، وشبكات الناتجة قادرة على طائفة واسعة من السلوكيات الحركية ، بما في ذلك ديناميات الجذاب وتواترها ، والفوضى حتى. وهناك شبكة من الخلايا العصبية التي تستخدم هيكلها الداخلي لتوليد الناتج تنظيما مؤقتا ، دون الحاجة إلى التحفيز منظم المناظرة مؤقتا ، ويسمى مولد نمط الوسطى.
الداخلية جيل نمط يعمل على طائفة واسعة من النطاقات الزمنية ، من الألف إلى ساعة أو أكثر. واحدة من أهم أنواع نمط الزمني هو الإيقاعية النظمية ، وهذا هو ، النظمية مع فترة 24 ساعة تقريبا. جميع الحيوانات التي خضعت للدراسة تبين التقلبات اليومية في النشاط العصبي ، والتي تتحكم في سلوك التناوبات الإيقاعية مثل دورة النوم والاستيقاظ. وقد أثبتت الدراسات التجريبية التي يعود تاريخها إلى 1990s التي يتم إنشاؤها ايقاعات كل يوم من قبل "ساعة الجينية" التي تتكون من مجموعة خاصة من الجينات التي التعبير مستوى الارتفاعات والانخفاضات على مدار اليوم. حيوانات متنوعة مثل الحشرات والحيوانات الفقارية حصة مماثلة النظام على مدار الساعة الجينية. ويتأثر الساعة اليومية بواسطة الضوء ، ولكن لا تزال تعمل حتى عندما تقام ضوء المستويات مستمرة وليس غيره الخارجية العظة وقت من اليوم متوفرة. وأعرب عن جينات الساعة في أجزاء كثيرة من الجهاز العصبي وكذلك الأجهزة الطرفية كثيرة ، ولكن في جميع هذه الثدييات "الساعات الأنسجة" يتم الاحتفاظ في التزامن عن طريق الاشارات التي تصدر عن ناظما للماجستير في جزء صغير من الدماغ تسمى التأقلم النواة.
الجمعة أبريل 29, 2011 5:01 pm
