Neuron – một quan điểm của một tin tặc
không quá thông thường mà bạn thấy những chiếc khăn tay xung quanh nữa. Ngày nay, hầu như được xem là mất vệ sinh và tốt … chỉ đơn giản là thô. Bạn sẽ khá thất vọng khi biết rằng họ hoàn toàn không có gì để làm với bài viết này khác với một vài điểm tương đồng mà họ chia sẻ khi so sánh với Neocortex của bạn. Nếu bạn đã kéo neocortex từ não và kéo dài trên bàn, rất có thể bạn sẽ không thể thấy rằng không chỉ là khoảng kích thước của một chiếc khăn tay lớn; Nó cũng chia sẻ độ dày tương tự.
Neocortex, hoặc Cortex ngắn, là tiếng Latin cho “vỏ mới”, hoặc “vỏ cây mới”, và đại diện cho sự thay đổi tiến hóa gần đây nhất đối với não động vật có vú. Nó phong bì “bộ não cũ” và có một số rặng núi và thung lũng (được gọi là Sulci và Gyri) hình thành từ nỗ lực thành công chủ yếu của Evolution để nhồi nhiều hơn Cortex càng tốt vào hộp sọ của chúng ta. Nó đã thực hiện các nhiệm vụ của việc chế biến các đầu vào cảm giác và lưu trữ các ký ức, và đúng như vậy. Vẽ một hình vuông một milimet trên chiếc khăn tay của bạn, và nó sẽ chứa khoảng 100.000 tế bào thần kinh. Người ta ước tính rằng vỏ não điển hình của con người chứa khoảng 30 tỷ tế bào thần kinh. Nếu chúng ta đoán đoán rằng mỗi tế bào thần kinh có 1.000 khớp thần kinh, sẽ đưa tổng kết nối Synaptic trong vỏ não của bạn ở mức 30 nghìn tỷ – một số lớn đến mức nó nằm ngoài khả năng hiểu của chúng ta. và dường như đủ để lưu trữ tất cả những kỷ niệm của cả cuộc đời.
Trong nhà hát tâm trí của bạn, hãy nghĩ về một chiếc khăn tay kéo dài nằm ở phía trước của bạn. Đó là bạn. Nó chứa tất cả mọi thứ về bạn. Mỗi ký ức mà bạn có ở đó. Giọng nói của người bạn thân nhất của bạn, mùi thức ăn yêu thích của bạn, bài hát bạn đã nghe trên đài phát thanh sáng nay, cảm giác bạn nhận được khi con bạn nói với bạn rằng họ yêu bạn là tất cả ở đó. Cortex của bạn, chiếc khăn tay trông không đáng kể đó là trước mặt bạn, đang đọc bài viết này ngay lúc này.
Thật là một chiếc máy tuyệt vời; Một máy được thực hiện với một loại ô đặc biệt – một tế bào chúng ta gọi là một tế bào thần kinh. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ khám phá cách một tế bào thần kinh hoạt động từ một điểm thuận lợi về điện. Đó là, cách các tín hiệu điện di chuyển từ Neuron sang Neuron và tạo ra chúng ta là ai.
Một tế bào thần kinh cơ bản
Sơ đồ thần kinh thông qua học tập mê hoặc
Bất chấp những chiến công tuyệt vời mà một bộ não người thực hiện, tế bào thần kinh tương đối đơn giản khi được quan sát bởi chính nó. Tuy nhiên, các tế bào thần kinh là các tế bào sống và có nhiều sự phức tạp giống như các tế bào khác – chẳng hạn như hạt nhân, ty thể, ribosome, v.v. Mỗi một trong những phần tế bào này có thể là chủ đề của toàn bộ một cuốn sách. Sự đơn giản của nó phát sinh từ công việc cơ bản mà nó thực hiện – đang tạo ra một điện áp khi tổng các đầu vào của nó đạt đến một ngưỡng nhất định, khoảng 55 mV.
Sử dụng hình ảnh trên, hãy xem xét ba thành phần chính của một tế bào thần kinh.
Soma.
Soma là cơ thể tế bào và chứa hạt nhân và các thành phần khác của một tế bào điển hình. Có nhiều loại tế bào thần kinh khác nhau có những đặc điểm khác nhau đến từ soma. Kích thước của nó có thể dao động từ 4 đến trên 100 micromet.
Nhánh cây
Dendrites nhô ra khỏi soma và hoạt động như đầu vào của tế bào thần kinh. Một tế bào thần kinh điển hình sẽ có hàng ngàn Dendrites, với mỗi loài kết nối với một sợi trục của một tế bào thần kinh khác. Kết nối được gọi là Synapse nhưng không phải là một vật lý. Có một khoảng cách giữa các đầu của Dendrite và Axon được gọi là một khe hở synap. Thông tin được chuyển tiếp thông qua khoảng cách thông qua các máy phát thần kinh, là các hóa chất như dopamine và serotonin.
Axon.
Mỗi tế bào thần kinh chỉ có một sợi trục duy nhất kéo dài từ soma và hoạt động tương tự như một dây điện. Mỗi sợi trục sẽ chấm dứt với các sợi đầu cuối, hình thành các khớp nối với tới 1.000 tế bào thần kinh khác. Các sợi trục có độ dài khác nhau và có thể đạt được một vài mét dài. Các sợi trục dài nhất trong cơ thể con người chạy từ dưới chân đến tủy sống.
Hoạt động điện cơ bản của một tế bào thần kinh là xuất ra một lần tăng đột biến từ sợi trục của nó khi tổng của điện áp đầu vào của nó (thông qua dendrites của nó) vượt qua một ngưỡng cụ thể. Và vì các sợi trục được kết nối với Dendrites của các tế bào thần kinh khác, bạn sẽ kết thúc với mạng lưới thần kinh phức tạp này.
Vì tất cả chúng ta đều là một loạt các loại điện tử ở đây, bạn có thể đang nghĩ về những ‘gai điện áp’ này như một sự khác biệt về tiềm năng. Nhưng đó không phải là cách nó hoạt động. Không phải trong não dù sao đi nữa. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về cách dòng điện chảy từ Neuron đến Neuron.
Tiềm năng hành động – Giao thức truyền thông của não
Các sợi trục được bao phủ trong một tấm myelin hoạt động như một chất cách điện. Có những vết vỡ nhỏ trong tấm dọc theo chiều dài của sợi trục được đặt theo tên của người khám phá của nó, được gọi là các nút của Ranvier. Điều quan trọng cần lưu ý là các nút này là các kênh ion. Trong không gian bên ngoài và bên trong màng trục tồn tại nồng độ ion kali và natri. Các kênh ion sẽ mở và đóng, tạo ra sự khác biệt cục bộ trong nồng độ natri vàion kali.
Sơ đồ qua Washington U.
Tất cả chúng ta nên biết rằng một ion là một nguyên tử với một khoản phí. Ở trạng thái nghỉ ngơi, nồng độ ion natri / kali tạo ra sự khác biệt 70 MV âm tính của tiềm năng giữa bên ngoài và bên trong màng trục, với việc có nồng độ natri cao hơn bên ngoài và nồng độ ion kali cao hơn bên trong. Soma sẽ tạo ra một tiềm năng hành động khi đạt được -55 MV. Khi điều này xảy ra, một kênh ion natri sẽ mở ra. Điều này cho phép các ion natri dương từ bên ngoài màng trục để rò rỉ bên trong, thay đổi nồng độ ion natri / kali bên trong sợi trục, do đó thay đổi sự khác biệt về tiềm năng từ -55 mv đến khoảng +40 mV. Quá trình này được gọi là khử cực.
Đồ thị qua Washington U.
Từng người một, các kênh ion natri mở dọc theo toàn bộ chiều dài của sợi trục. Mỗi người chỉ mở trong một thời gian ngắn và ngay sau đó, các kênh ion kali mở, cho phép các ion kali dương di chuyển từ bên trong màng trục sang bên ngoài. Điều này thay đổi nồng độ ion natri / kali và mang đến sự khác biệt về khả năng trở lại nơi nghỉ ngơi của nó là -70 MV trong một quy trình được gọi là tái cực. Fro bắt đầu kết thúc, quá trình mất khoảng năm mili giây để hoàn thành. Quá trình gây ra sự tăng vọt điện áp 110 mV để đi xuống chiều dài của toàn bộ sợi trục, và được gọi là một tiềm năng hành động. Spike điện áp này sẽ kết thúc ở soma của một tế bào thần kinh khác. Nếu tế bào thần kinh đặc biệt đó có đủ những gai này, nó cũng sẽ tạo ra một tiềm năng hành động. Đây là quy trình cơ bản về cách các mẫu điện lan truyền trên khắp vỏ não.
Bộ não động vật có vú, cụ thể là vỏ não, là một máy đáng kinh ngạc và có khả năng nhiều hơn nhiều so với các máy tính mạnh nhất của chúng ta. Hiểu cách thức hoạt động của nó sẽ cho chúng ta một cái nhìn sâu sắc hơn về việc xây dựng các máy thông minh. Và bây giờ bạn đã biết các đặc tính điện cơ bản của một tế bào thần kinh, bạn đang ở một vị trí tốt hơn để hiểu các mạng thần kinh nhân tạo.
Nguồn.
Tiềm năng hành động trong tế bào thần kinh, thông qua YouTube
Về trí thông minh, bởi Jeff Hawkins, ISDN 978-0805078534