Mis on tegevuspotentsiaalide rong?

Aktsioonipotentsiaalide rong või ahel (piigirong inglise keeles) on ajaliste kirjete jada, milles neuron vallandab elektrilisi signaale või närviimpulsse. See konkreetne neuronite vahelise suhtluse vorm on neuroteaduste kogukonna huvi ja uurimise objekt, kuigi palju vastuseid tuleb veel vastata.

Selles artiklis näeme, millised on need tegevuspotentsiaalide rongid, milline on nende kestus ja struktuur, milles koosneb närvikodeerimise kontseptsioonist ja sellest, milline on praegu selle uurimise seis teema.

• Seotud artikkel: "Neuronite tüübid: omadused ja funktsioonid"

Mis on tegevuspotentsiaalide rong?

Et mõista, mis on tegevuspotentsiaali rongid, vaatame esmalt, millest tegevuspotentsiaal koosneb.

Meie aju sisaldab umbes sada miljardit neuronit annavad signaale, et üksteisega pidevalt suhelda. Need signaalid on olemuselt elektrokeemilised ja liiguvad neuroni rakukehast selle aksoni või neuriidi kaudu järgmisele neuronile.

Kõiki neid elektrilisi signaale või impulsse nimetatakse aktsioonipotentsiaaliks. Aktsioonipotentsiaalid tekivad vastusena stiimulitele või spontaanselt ja

iga võte kestab tavaliselt 1 millisekund.

Aktsioonipotentsiaalide jada on lihtsalt tulistamise ja mittetulistamise kombineeritud jada. Arusaadavuse hõlbustamiseks: kujutame ette nullide ja ühtede digitaalset jada, nagu kahendsüsteemis; me määraksime reisile 1 ja reisi puudumisele 0. Sel juhul võib aktsioonipotentsiaalide jada kodeerida numbrilise jadana, näiteks: 00111100. Esimesed kaks nulli tähistaksid latentsusaega stiimuli esitamise ja esimese tulistamise või tegevuspotentsiaali vahel.

Tegevuspotentsiaali ronge saab tekitada nägemise, puudutuse, heli või lõhna otsese sensoorse sisendi kaudu; ja neid võivad esile kutsuda ka abstraktsed stiimulid, mille käivitavad kognitiivsed protsessid, nagu mälu (näiteks mälestusi esile kutsudes).

• Teid võivad huvitada: "Tegevuspotentsiaal: mis see on ja millised on selle etapid?"

kestus ja struktuur

Aktsioonipotentsiaalide jada kestus ja struktuur sõltuvad üldiselt stiimuli intensiivsusest ja kestusest. Seda tüüpi aktsioonipotentsiaalid kestavad tavaliselt ja püsivad "sisse lülitatud" seni, kuni stiimul on olemas.

Mõnel neuronil on aga erilised elektrilised omadused, mis põhjustavad neil püsivat reaktsiooni väga lühikesele stiimulile. Seda tüüpi neuronites kipuvad suurema intensiivsusega stiimulid esile kutsuma pikemaid aktsioonipotentsiaale..

Kui neuronist registreeritakse korduvalt aktsioonipotentsiaale vastuseks stiimulitele muutudes (või kui organism tekitab teistsuguse käitumise), kipuvad nad säilitama suhteliselt stabiilne. Siiski on iga tegevuspotentsiaalide jada tulistamismuster stiimuli muutumisel erinev; Üldiselt muutub lasku kiirus (tulekiirus) sõltuvalt erinevatest tingimustest.

neuraalne kodeerimine

tegevuspotentsiaaliga rongid on olnud ja pakub jätkuvalt huvi neuroteaduste kogukonnale, arvestades selle iseärasusi. Paljud teadlased püüavad oma uuringutes välja selgitada, milline teave on nendesse aktsioonipotentsiaalidesse kodeeritud ja kuidas neuronid suudavad seda dekodeerida.

Neuraalne kodeerimine on neuroteaduse valdkond, mis uurib, kuidas sensoorne informatsioon on meie ajus närvivõrkude abil esindatud. Teadlastel on sageli suuri raskusi tegevuspotentsiaali rongide dešifreerimisel.

Aktsioonipotentsiaalide jada on raske pidada puhtalt binaarseks väljundseadmeks.. Neuronidel on minimaalne aktiveerimislävi ja need süttivad ainult siis, kui stiimuli intensiivsus on sellest lävest kõrgem. Kui esitatakse pidev stiimul, genereeritakse tegevuspotentsiaalide jada. Aktiveerimislävi aga aja jooksul tõuseb.

Viimane, mida nimetatakse sensoorseks kohanemiseks, on protsesside, nagu sünaptiline desensibiliseerimine, tulemus, reaktsiooni vähenemine sünapsis (kahe neuroni vaheline keemiline ühendus) tekitatud pidevale stiimulile.

See tulemus viib stiimuliga seotud tulistamise vähenemiseni, mis lõpuks väheneb nullini. nimetatud protsess aitab ajul mitte üle koormata muutumatuks jääva keskkonna informatsiooniga. Näiteks kui me mõne aja pärast lakkame enda peale määritud parfüümi nuusutamisest või kui kohaneme taustamüraga, mis meid esialgu häirib.

Hiljutised uuringud

Nagu me juba teame, suhtlevad neuronid tegevuspotentsiaalide genereerimise kaudu, mis on võib levida ühelt neuronilt (saatev või presünaptiline) teise (vastuvõtva või postsünaptilise) neuroni kaudu. sünaps. Seega, kui presünaptiline neuron genereerib aktsioonipotentsiaali, on postsünaptiline neuron võimeline seda vastu võtma ja tekitada vastuse, mis võib lõpuks tekitada antud juhul uue tegevuspotentsiaali postsünaptiline.

Erinevad presünaptiliste aktsioonipotentsiaalide järjestused või jadad tekitavad üldiselt erinevaid postsünaptiliste aktsioonipotentsiaalide ahelaid. See on tingitud sellest neuroteaduste kogukond usub, et tegevuspotentsiaalide ajastusega on seotud "närvikood".; see tähendab, et sama neuron võib kasutada mitut erinevat tegevuspotentsiaali jada, et kodeerida omalt poolt erinevat tüüpi teavet.

Teiselt poolt, neuroni elektriline aktiivsus on tavaliselt kindlasti muutuvja selle määrab harva täielikult stiimul. Enne sama stiimuli järjestikuseid kordusi reageerib neuron iga kord erineva toimepotentsiaalide ahelaga. Seni ei ole teadlased suutnud iseloomustada neuronite reageerimist stiimulitele ega ka selgelt kindlaks teha, kuidas teave on kodeeritud.

Seni arvati, et kogu aktsioonipotentsiaalide jada salvestatud informatsioon on kodeeritud selle sagedusesse; see tähendab ajaühikus esinevate aktsioonipotentsiaalide arvus. Kuid viimastel aastatel on uuritud võimalust, et iga tegevuspotentsiaali täpsed hetked võivad sisaldada olulist teavet ja isegi "närvisignatuur"; ehk mingi ajaline muster, mis võimaldaks identifitseerida kiirgavat neuronit.

Viimased uuringud viitavad uue meetodi väljatöötamisele, mis võimaldaks iseloomustada a aktsioonipotentsiaalide ahel, mis põhineb iga tegevuspotentsiaali aegadel sama. Seda protseduuri rakendades oleks võimalik joondada erinevaid järjestusi ja määrata, millised aktsioonipotentsiaalid on igas ahelas samaväärsed. Ja selle teabega saab arvutada statistilise jaotuse, mis järgib iga aktsioonipotentsiaali hüpoteetilises "ideaalses rongis"..

See ideaalne tegevuspotentsiaalide jada esindaks ühist mustrit, millest iga tegelik rong on vaid konkreetne teostus. Pärast iseloomustamist oleks võimalik teada saada, kas uus tegevuspotentsiaalide ahel sobiks jaotusega või mitte, ja seega teada, kas see kodeerib sama teavet. Sellel ideaalse rongi kontseptsioonil võib olla huvitav mõju närvikoodi uurimisele ja tõlgendamisele, samuti närvisignatuuride teooria tugevdamisele.

Bibliograafilised viited:

• Strong, S.P., Koberle, R., de Ruyter van Steveninck. R.R., Bialek, W. (1998). Entroopia ja teave neuraalsete naastude rongides. Phys Rev Lett; 80: lk. 197 - 200.