Mi az akciós potenciálok sorozata?

Akciós potenciálok vonata vagy lánca (tüskés vonat angolul) időbeli rekordok sorozata, amelyben egy neuron elektromos jeleket vagy idegimpulzusokat bocsát ki. Az idegsejtek közötti kommunikációnak ez a sajátos formája az idegtudományi közösség érdeklődésének és tanulmányozásának tárgya, bár sok válaszra vár még.

Ebben a cikkben látni fogjuk, mik ezek az akciós potenciálok, mi az időtartamuk és szerkezetük, miben A neurális kódolás fogalmából áll, és a kutatás jelenlegi állásából tantárgy.

• Kapcsolódó cikk: "A neuronok típusai: jellemzők és funkciók"

Mi az akciós potenciálok sorozata?

Ahhoz, hogy megértsük, mik az akciós potenciál vonatok, először nézzük meg, miből áll az akciós potenciál.

Az agyunk kb százmilliárd neuron sugároz jeleket, hogy folyamatosan kommunikáljanak egymással. Ezek a jelek elektrokémiai jellegűek, és egy neuron sejttestéből az axonon vagy neuriton keresztül a következő neuronig terjednek.

Ezen elektromos jelek vagy impulzusok mindegyike akciós potenciálként ismert. Az akciós potenciálok ingerekre adott válaszként vagy spontán módon jelentkeznek, ill

minden lövés általában 1 ezredmásodpercig tart.

Az akciós potenciálok sorozata egyszerűen a tüzelés és a nem tüzelés kombinált sorozata. A könnyebb érthetőség kedvéért: képzeljük el a nullák és egyesek digitális sorozatát, mint egy bináris rendszerben; 1-et adnánk az utazáshoz és 0-t a nem utazáshoz. Ebben az esetben az akciós potenciálok sorozata kódolható numerikus sorozatként, például: 00111100. Az első két nulla az inger megjelenése és az első tüzelési vagy akciós potenciál közötti késleltetési időt jelentené.

Akciós potenciál vonatok generálhatók közvetlen látásból, tapintásból, hangból vagy szaglásból származó érzékszervi bemeneten keresztül; és a kognitív folyamatok, például a memória használata által kiváltott absztrakt ingerek is kiválthatják (például emlékek felidézésével).

• Érdekelheti: "Akciós potenciál: mi ez és mik a fázisai?"

időtartama és szerkezete

Az akciós potenciálok sorozatának időtartama és szerkezete általában az inger intenzitásától és időtartamától függ. Az ilyen típusú akciós potenciálok általában addig tartanak és „bekapcsolva” maradnak, amíg az inger jelen van.

Egyes neuronok azonban különleges elektromos tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek miatt tartós választ adnak egy nagyon rövid ingerre. Az ilyen típusú neuronokban a nagyobb intenzitású ingerek hajlamosak hosszabb akciós potenciálsorozatokat kiváltani..

Amikor az akciós potenciálokat ismételten rögzítik egy neuronból az ingerekre válaszul változnak (vagy amikor egy szervezet eltérő viselkedést generál), hajlamosak fenntartani egy viszonylagos stabil. Azonban az egyes akciós potenciálok tüzelési mintája az inger változásával változik; Általában a lövések leadási sebessége (tűzsebesség) a különböző körülményektől függően változik.

idegi kódolás

akciós potenciális vonatok az idegtudományi közösség érdeklődésére számot tartanak és továbbra is érdekelneksajátosságaira tekintettel. Sok kutató próbálja tanulmányai során kideríteni, hogy ezekben az akciós potenciálokban milyen információ van kódolva, és hogyan képesek az idegsejtek dekódolni.

A neurális kódolás az idegtudomány egy olyan területe, amely azt vizsgálja, hogy a szenzoros információk hogyan jelennek meg agyunkban neurális hálózatok segítségével. A kutatók gyakran nagy nehézségekbe ütköznek az akciós potenciális vonatok megfejtése során.

Nehéz az akciós potenciálok sorozatát tisztán bináris kimeneti eszköznek tekinteni.. A neuronoknak van minimális aktiválási küszöbük, és csak akkor tüzelnek, ha az inger intenzitása meghaladja ezt a küszöböt. Ha állandó inger jelentkezik, akciós potenciálok sorozata jön létre. Az aktiválási küszöb azonban idővel növekszik.

Ez utóbbi, amit érzékszervi adaptációnak neveznek, az olyan folyamatok eredménye, mint a szinaptikus deszenzitizáció, a szinapszisban (két neuron közötti kémiai kapcsolat) termelődő állandó ingerre adott válasz csökkenése.

Ez az eredmény az ingerhez kapcsolódó tüzelés csökkenéséhez vezet, ami végül nullára csökken. az említett folyamat segít, hogy az agy ne legyen túlterhelve a környezetből származó információkkal, amelyek változatlanok maradnak. Például amikor egy idő után abbahagyjuk az általunk felvitt parfüm illatát, vagy amikor alkalmazkodunk egy olyan háttérzajhoz, amely kezdetben zavar minket.

A legújabb kutatások

Mint már tudjuk, a neuronok akciós potenciálok generálásával kommunikálnak, amelyek átterjedhet egyik neuronról (küldő vagy preszinaptikus) a másikra (fogadó vagy posztszinaptikus) a Szinapszis. Így amikor a preszinaptikus neuron generálja az akciós potenciált, a posztszinaptikus neuron képes befogadni és olyan választ generál, amely végül ebben az esetben új akciós potenciált generálhat posztszinaptikus.

A preszinaptikus akciós potenciálok különböző szekvenciái vagy sorozatai általában a posztszinaptikus akciós potenciálok különböző láncait hozzák létre. Ez azért van így az idegtudományi közösség úgy véli, hogy van egy "neurális kód", amely az akciós potenciálok időzítéséhez kapcsolódik; azaz, hogy ugyanaz a neuron több különböző akciós potenciál szekvenciát használhat fel arra, hogy a maga részéről különböző típusú információkat kódoljon.

Másrészről, egy neuron elektromos aktivitása általában minden bizonnyal változó, és ritkán teljesen az inger határozza meg. Ugyanazon inger egymást követő megismétlése előtt az idegsejt minden alkalommal más akciós potenciállal reagál. A kutatók eddig nem tudták jellemezni a neuronok ingerekre adott válaszát, és azt sem tudták egyértelműen meghatározni, hogy az információ hogyan kódolódik.

Eddig azt hitték, hogy az akciós potenciálok sorozatában tárolt összes információ a frekvenciájába van kódolva; vagyis az időegység alatt fellépő akciós potenciálok számában. Az elmúlt években azonban vizsgálják annak lehetőségét, hogy az egyes akciós potenciálok előfordulásának pontos pillanatai kritikus információkat tartalmazhatnak, sőt "neurális aláírás"; vagyis egyfajta időbeli mintázat, amely lehetővé tenné az emittáló neuron azonosítását.

A legújabb vizsgálatok egy olyan új módszer kidolgozására mutatnak rá, amely lehetővé tenné a akciós potenciálok lánca az egyes akciós potenciálok időpontjai alapján azonos. Ennek az eljárásnak az alkalmazásával lehetővé válik a különböző szekvenciák egymáshoz igazítása, és meghatározható, hogy az egyes láncokban mely akciós potenciálok ekvivalensek. És ezzel az információval kiszámítható az egyes akciós potenciálokat követő statisztikai eloszlás egy hipotetikus „ideális sorozatban”..

Az akciópotenciálok ideális sorozata képviselné azt a közös mintát, amelynek a tényleges folyamatok mindegyike csak konkrét megvalósítása. A jellemzés után meg lehet tudni, hogy az akciós potenciálok új lánca belefér-e az eloszlásba vagy sem, és így tudni lehet, hogy ugyanazt az információt kódolja-e. Az ideális vonat ezen koncepciója érdekes következményekkel járhat a neurális kód tanulmányozására és értelmezésére, valamint a neurális aláírások elméletének megerősítésére.

Bibliográfiai hivatkozások:

• Strong, S.P., Koberle, R., de Ruyter van Steveninck. R. R., Bialek, W. (1998). Entrópia és információ idegi tüskevonatokban. Phys Rev Lett; 80: pp. 197 - 200.