ما هو قطار إمكانات العمل؟

قطار أو سلسلة من إمكانات العمل (قطار سبايك باللغة الإنجليزية) عبارة عن سلسلة من السجلات الزمنية التي يطلق فيها العصبون إشارات كهربائية أو نبضات عصبية. هذا الشكل الخاص من التواصل بين الخلايا العصبية هو موضوع اهتمام ودراسة مجتمع علم الأعصاب ، على الرغم من أن العديد من الإجابات لا تزال بحاجة إلى الإجابة.

في هذه المقالة سوف نرى ما هي هذه القطارات من إمكانات العمل ، ما هي مدتها وهيكلها ، وماذا يتكون من مفهوم الترميز العصبي وما هي حالة البحث الحالية في هذا موضوع.

• مقالات لها صلة: "أنواع الخلايا العصبية: الخصائص والوظائف"

ما هو قطار إمكانات العمل؟

لفهم ماهية عمل القطارات المحتملة ، دعنا أولاً نلقي نظرة على ما تتكون منه إمكانات الفعل.

تحتوي أدمغتنا على حوالي مئات المليارات من الخلايا العصبية تطلق إشارات للتواصل مع بعضها البعض باستمرار. هذه الإشارات هي كهروكيميائية بطبيعتها وتنتقل من جسم الخلية في الخلية العصبية ، عبر محورها العصبي أو العصبوريت ، إلى العصبون التالي.

تُعرف كل من هذه الإشارات أو النبضات الكهربائية باسم جهد الفعل. تحدث إمكانات العمل استجابة للمنبهات أو بشكل عفوي ، و تستغرق كل لقطة عادةً 1 مللي ثانية.

إن سلسلة إمكانات العمل هي ببساطة سلسلة مركبة من إطلاق النار وعدم إطلاقها. لتسهيل الفهم: دعنا نتخيل تسلسلًا رقميًا للأصفار والآحاد ، كما هو الحال في النظام الثنائي ؛ سنقوم بتعيين 1 للرحلة و 0 للرحلة بدون. في هذه الحالة ، يمكن ترميز سلسلة من إمكانات العمل كتسلسل رقمي ، مثل: 00111100. سيمثل أول صفرين وقت الكمون بين عرض الحافز وأول إطلاق أو إمكانات فعلية.

يمكن إنشاء قطارات العمل المحتملة من خلال المدخلات الحسية المباشرة من البصر أو اللمس أو الصوت أو الرائحة ؛ و يمكن أيضًا تحفيزها بواسطة محفزات مجردة ناتجة عن استخدام العمليات المعرفية مثل الذاكرة (عن طريق استحضار الذكريات ، على سبيل المثال).

• قد تكون مهتمًا بـ: "إمكانات العمل: ما هي وما هي مراحلها؟"

المدة والهيكل

تعتمد مدة وهيكل سلسلة إمكانات العمل بشكل عام على شدة التحفيز ومدته. عادة ما تدوم هذه الأنواع من إمكانات العمل وتظل "مفعّلة" طالما أن الحافز موجود.

ومع ذلك ، تتمتع بعض الخلايا العصبية بخصائص كهربائية خاصة تجعلها تنتج استجابة مستدامة لمحفز قصير جدًا. في هذا النوع من الخلايا العصبية ، تميل المنبهات ذات الشدة الأكبر إلى إثارة قطارات أطول من إمكانات العمل..

عندما يتم تسجيل إمكانات العمل بشكل متكرر من خلية عصبية استجابة للمنبهات التغيير (أو عندما يولد الكائن سلوكيات مختلفة) ، فإنهم يميلون إلى الحفاظ على نسبيًا مستقر. ومع ذلك ، فإن نمط إطلاق النار لكل مجموعة من إمكانات العمل يختلف مع تغير الحافز ؛ بشكل عام ، تتغير سرعة إطلاق الطلقات (معدل إطلاق النار) تبعًا للظروف المختلفة.

الترميز العصبي

قطارات العمل المحتملة كانت وما زالت تهم مجتمع علم الأعصابنظرا لخصوصياته. يحاول العديد من الباحثين أن يكتشفوا في دراساتهم نوع المعلومات المشفرة في إمكانات العمل هذه وكيف تستطيع الخلايا العصبية فك تشفيرها.

الترميز العصبي هو أحد مجالات علم الأعصاب الذي يدرس كيفية تمثيل المعلومات الحسية في دماغنا عن طريق الشبكات العصبية. غالبًا ما يواجه الباحثون صعوبة كبيرة في محاولة فك رموز القطارات المحتملة.

من الصعب التفكير في سلسلة من إمكانات العمل على أنها جهاز إخراج ثنائي بحت.. الخلايا العصبية لها حد أدنى من التنشيط ولا تطلق إلا إذا كانت شدة التحفيز أعلى من هذا الحد. إذا تم تقديم حافز ثابت ، فسيتم إنشاء سلسلة من إمكانات العمل. ومع ذلك ، فإن حد التنشيط سيزداد بمرور الوقت.

هذا الأخير ، وهو ما يسمى التكيف الحسي ، هو نتيجة عمليات مثل إزالة التحسس المشبكي، وهو انخفاض في الاستجابة للحافز المستمر الناتج عند المشبك (الارتباط الكيميائي بين خليتين عصبيتين).

ستؤدي هذه النتيجة إلى انخفاض في إطلاق النار المرتبط بالمنبه ، والذي سينخفض ​​في النهاية إلى الصفر. قال العملية يساعد الدماغ على عدم التحميل الزائد بالمعلومات من البيئة التي تظل دون تغيير. على سبيل المثال ، عندما نتوقف بعد فترة عن شم الرائحة التي استخدمناها أو عندما نتكيف مع ضوضاء الخلفية التي تزعجنا في البداية.

الأبحاث الحديثة

كما نعلم بالفعل ، تتواصل الخلايا العصبية من خلال توليد إمكانات العمل ، وهي يمكن أن ينتشر من خلية عصبية واحدة (إرسال أو قبل المشبكي) إلى آخر (استقبال أو بعد المشبكي) من خلال تشابك عصبى. وهكذا ، عندما يولد العصبون قبل المشبكي إمكانات الفعل ، فإن العصبون ما بعد المشبكي قادر على استقباله و توليد استجابة يمكن ، في النهاية ، إنتاج إمكانية عمل جديدة ، في هذه الحالة بعد المشبكي.

تنتج المتواليات أو القطارات المختلفة لإمكانات العمل قبل المشبكي عمومًا سلاسل مختلفة من إمكانات الفعل ما بعد المشبكي. إنه بسبب ذلك يعتقد مجتمع علم الأعصاب أن هناك "شفرة عصبية" مرتبطة بتوقيت إمكانات الفعل; وهذا يعني أن العصبون نفسه يمكن أن يستخدم عدة تسلسلات مختلفة من إمكانات العمل لتشفير ، من جانبها ، أنواعًا مختلفة من المعلومات.

على الجانب الآخر، عادة ما يكون النشاط الكهربائي للخلايا العصبية متغيرًا بالتأكيد، ونادرًا ما يتم تحديده بالكامل بواسطة الحافز. قبل التكرار المتتالي لنفس المنبه ، ستستجيب الخلايا العصبية في كل مرة بسلسلة مختلفة من إمكانات العمل. حتى الآن ، لم يتمكن الباحثون من توصيف استجابة الخلايا العصبية للمنبهات ، ولم يتمكنوا من تحديد كيفية تشفير المعلومات بوضوح.

ما كان يعتقد حتى الآن هو أن جميع المعلومات المخزنة في سلسلة من إمكانات العمل تم ترميزها في ترددها ؛ أي في عدد إمكانات العمل التي تحدث لكل وحدة زمنية. ولكن في السنوات الأخيرة ، يجري التحقيق في احتمال أن اللحظات الدقيقة التي يحدث فيها كل إجراء محتمل قد تحتوي على معلومات مهمة وحتى "توقيع عصبي"; وهذا هو نوع من النمط الزمني الذي من شأنه أن يسمح بتحديد الخلايا العصبية الباعثة.

تشير أحدث التحقيقات إلى تصميم طريقة جديدة تسمح بتوصيف أ سلسلة من إمكانات العمل على أساس أوقات كل من إمكانات العمل في نفس. من خلال تطبيق هذا الإجراء ، سيكون من الممكن محاذاة التسلسلات المختلفة وتحديد إمكانات العمل المتكافئة في كل سلسلة. وبهذه المعلومات ، يمكن حساب التوزيع الإحصائي الذي يتبع كل جهد فعل في "القطار المثالي" الافتراضي.

هذا القطار المثالي لإمكانات العمل سيمثل النمط المشترك ، والذي يكون كل قطار من القطارات الفعلية فيه مجرد إدراك ملموس. بمجرد التوصيف ، سيكون من الممكن معرفة ما إذا كانت سلسلة جديدة من إمكانات العمل يمكن أن تناسب التوزيع أم لا ، وبالتالي معرفة ما إذا كانت تقوم بترميز نفس المعلومات. يمكن أن يكون لمفهوم القطار المثالي هذا آثار مثيرة للاهتمام لدراسة وتفسير الشفرة العصبية ، بالإضافة إلى تعزيز نظرية التوقيعات العصبية.

المراجع الببليوجرافية:

• سترونج ، س.ب. ، كوبرل ، ر. ، دي رويتر فان ستيفينك. R.R. ، بياليك ، دبليو. (1998). الانتروبيا والمعلومات في قطارات سبايك العصبية. القس الفيزيائي ليت ؛ 80: ص. 197 - 200.