რა არის სამოქმედო პოტენციალის მატარებელი?

მატარებელი ან მოქმედების პოტენციალის ჯაჭვი (სპაიკ მატარებელი ინგლისურად) არის დროებითი ჩანაწერების თანმიმდევრობა, რომელშიც ნეირონი ასხივებს ელექტრულ სიგნალებს ან ნერვულ იმპულსებს. ნეირონებს შორის კომუნიკაციის ეს კონკრეტული ფორმა ნეირომეცნიერული საზოგადოების ინტერესისა და შესწავლის ობიექტია, თუმცა პასუხის გასაცემად ბევრი პასუხი რჩება.

ამ სტატიაში ვნახავთ, რა არის მოქმედების პოტენციალის ეს მატარებლები, როგორია მათი ხანგრძლივობა და სტრუქტურა, რაში შედგება ნერვული კოდირების კონცეფციისგან და რა მდგომარეობაა ამჟამად ამ კვლევაში საგანი.

• დაკავშირებული სტატია: "ნეირონების ტიპები: მახასიათებლები და ფუნქციები"

რა არის სამოქმედო პოტენციალის მატარებელი?

იმის გასაგებად, თუ რა არის სამოქმედო პოტენციალი მატარებლები, მოდით ჯერ გადავხედოთ რისგან შედგება სამოქმედო პოტენციალი.

ჩვენი ტვინი შეიცავს დაახლოებით ასი მილიარდი ნეირონი ასხივებს სიგნალებს ერთმანეთთან მუდმივი კომუნიკაციისთვის. ეს სიგნალები ბუნებით ელექტროქიმიურია და მიედინება ნეირონის უჯრედის სხეულიდან, მისი აქსონის ან ნევრიტის გავლით, შემდეგ ნეირონამდე.

თითოეული ეს ელექტრული სიგნალი ან იმპულსი ცნობილია როგორც მოქმედების პოტენციალი. მოქმედების პოტენციალი ხდება სტიმულის საპასუხოდ ან სპონტანურად და ყოველი გასროლა ჩვეულებრივ 1 მილიწამს გრძელდება.

მოქმედების პოტენციალის მატარებელი უბრალოდ სროლისა და არგასროლის კომბინირებული თანმიმდევრობაა. გასაგებად გასაადვილებლად: წარმოვიდგინოთ ნულებისა და ერთეულების ციფრული თანმიმდევრობა, როგორც ბინარულ სისტემაში; ჩვენ მივანიჭებდით 1-ს მოგზაურობისთვის და 0-ს მოგზაურობის გარეშე. ამ შემთხვევაში, მოქმედების პოტენციალის მატარებელი შეიძლება იყოს დაშიფრული, როგორც რიცხვითი მიმდევრობა, როგორიცაა: 00111100. პირველი ორი ნული წარმოადგენს ლატენტურ დროს სტიმულის წარმოდგენასა და პირველ გასროლის ან მოქმედების პოტენციალს შორის.

მოქმედების პოტენციალის მატარებლები შეიძლება წარმოიქმნას მხედველობის, შეხების, ხმის ან ყნოსვის პირდაპირი სენსორული შეყვანის მეშვეობით; და ისინი ასევე შეიძლება გამოწვეული იყოს აბსტრაქტული სტიმულებით, რომლებიც გამოწვეულია კოგნიტური პროცესების გამოყენებით, როგორიცაა მეხსიერება. (მაგალითად, მოგონებების აღძვრით).

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "მოქმედების პოტენციალი: რა არის და რა ფაზები აქვს?"

ხანგრძლივობა და სტრუქტურა

მოქმედების პოტენციალის მატარებლის ხანგრძლივობა და სტრუქტურა ზოგადად დამოკიდებულია სტიმულის ინტენსივობაზე და ხანგრძლივობაზე. ამ ტიპის მოქმედების პოტენციალი ჩვეულებრივ გრძელდება და რჩება „ჩართული“ მანამ, სანამ სტიმული არსებობს.

თუმცა, ზოგიერთ ნეირონს აქვს სპეციალური ელექტრული თვისებები, რაც იწვევს მათ მდგრად რეაგირებას ძალიან მოკლე სტიმულზე. ამ ტიპის ნეირონებში უფრო დიდი ინტენსივობის სტიმული იწვევს მოქმედების პოტენციალის უფრო გრძელი მატარებლების პროვოცირებას..

როდესაც მოქმედების პოტენციალი განმეორებით აღირიცხება ნეირონიდან სტიმულის საპასუხოდ იცვლება (ან როდესაც ორგანიზმი წარმოქმნის განსხვავებულ ქცევას), ისინი მიდრეკილნი არიან შეინარჩუნონ შედარებით სტაბილური. თუმცა, მოქმედების პოტენციალის თითოეული მატარებლის სროლის სქემა იცვლება სტიმულის ცვლილებისას; ზოგადად, გასროლის სიჩქარე (ცეცხლის სიჩქარე) იცვლება სხვადასხვა პირობებიდან გამომდინარე.

ნერვული კოდირება

სამოქმედო პოტენციური მატარებლები იყო და კვლავაც არის ნეირომეცნიერული საზოგადოების ინტერესი, მისი თავისებურებების გათვალისწინებით. ბევრი მკვლევარი ცდილობს გაარკვიოს, რა სახის ინფორმაციაა დაშიფრული ამ მოქმედების პოტენციალებში და როგორ ახერხებენ ნეირონების გაშიფვრა.

ნერვული კოდირება არის ნეირომეცნიერების დარგი, რომელიც სწავლობს, თუ როგორ არის წარმოდგენილი სენსორული ინფორმაცია ჩვენს ტვინში ნერვული ქსელების საშუალებით. მკვლევარებს ხშირად უჭირთ სამოქმედო პოტენციალის მატარებლების გაშიფვრა.

ძნელია წარმოვიდგინოთ მოქმედების პოტენციალის მატარებელი, როგორც წმინდა ორობითი გამომავალი მოწყობილობა.. ნეირონებს აქვთ მინიმალური აქტივაციის ბარიერი და ამუშავებენ მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ სტიმულის ინტენსივობა აღემატება ამ ზღურბლს. თუ მუდმივი სტიმული იქნება წარმოდგენილი, წარმოიქმნება მოქმედების პოტენციალის მატარებელი. თუმცა, გააქტიურების ბარიერი დროთა განმავლობაში გაიზრდება.

ეს უკანასკნელი, რასაც სენსორული ადაპტაცია ჰქვია, არის ისეთი პროცესების შედეგი, როგორიცაა სინაფსური დესენსიბილიზაციასინაფსში წარმოქმნილ მუდმივ სტიმულზე პასუხის დაქვეითება (ქიმიური კავშირი ორ ნეირონს შორის).

ეს შედეგი გამოიწვევს სტიმულთან დაკავშირებული სროლის შემცირებას, რაც საბოლოოდ ნულამდე შემცირდება. აღნიშნული პროცესი ეხმარება ტვინს არ გადაიტვირთოს გარემოდან უცვლელი ინფორმაციით. მაგალითად, როდესაც გარკვეული პერიოდის შემდეგ ვწყვეტთ სუნამოს, რომელიც წაუსვით, ან როცა ადაპტირებით ფონურ ხმაურთან, რომელიც თავდაპირველად გვაწუხებს.

ბოლო კვლევა

როგორც უკვე ვიცით, ნეირონები ურთიერთობენ მოქმედების პოტენციალების წარმოქმნით, რაც არის შეიძლება გავრცელდეს ერთი ნეირონიდან (გამგზავნი ან პრესინაფსური) მეორეზე (მიმღები ან პოსტსინაფსური) სინაფსი. ამრიგად, როდესაც პრესინაფსური ნეირონი წარმოქმნის მოქმედების პოტენციალს, პოსტსინაფსურ ნეირონს შეუძლია მიიღოს იგი და წარმოქმნის პასუხს, რომელიც, საბოლოო ჯამში, ამ შემთხვევაში ახალი სამოქმედო პოტენციალის შექმნას შეძლებს პოსტსინაფსური.

პრესინაფსური მოქმედების პოტენციალის სხვადასხვა თანმიმდევრობა ან მატარებელი ზოგადად წარმოქმნის პოსტსინაფსური მოქმედების პოტენციალის სხვადასხვა ჯაჭვს. ამის გამოა ნეირომეცნიერული საზოგადოება თვლის, რომ არსებობს „ნერვული კოდი“, რომელიც დაკავშირებულია მოქმედების პოტენციალის ვადასთან; ანუ ერთი და იგივე ნეირონი შეიძლება გამოიყენოს მოქმედების პოტენციალის რამდენიმე განსხვავებული თანმიმდევრობა, თავის მხრივ, სხვადასხვა ტიპის ინფორმაციის დაშიფვრისთვის.

Მეორეს მხრივ, ნეირონის ელექტრული აქტივობა, როგორც წესი, რა თქმა უნდა ცვალებადია, და იშვიათად მთლიანად განისაზღვრება სტიმულით. ერთი და იგივე სტიმულის ზედიზედ გამეორებამდე, ნეირონი ყოველ ჯერზე რეაგირებს მოქმედების სხვადასხვა ჯაჭვით. ჯერჯერობით, მკვლევარებმა ვერ შეძლეს სტიმულების მიმართ ნეირონების პასუხის დახასიათება და არც იმის გარკვევა, თუ როგორ ხდება ინფორმაციის კოდირება.

ის, რაც აქამდე ითვლებოდა, არის ის, რომ მოქმედების პოტენციალის მატარებელში შენახული მთელი ინფორმაცია დაშიფრული იყო მის სიხშირეში; ანუ დროის ერთეულზე წარმოქმნილი მოქმედების პოტენციალების რაოდენობაში. მაგრამ ბოლო წლებში იკვლევენ შესაძლებლობას, რომ ზუსტი მომენტები, როდესაც ხდება თითოეული მოქმედების პოტენციალი, შეიძლება შეიცავდეს კრიტიკულ ინფორმაციას და თუნდაც "ნერვული ხელმოწერა"; ანუ ერთგვარი დროებითი ნიმუში, რომელიც საშუალებას მისცემს გამოსხივებული ნეირონის იდენტიფიცირებას.

უახლესი გამოკვლევები მიუთითებს ახალი მეთოდის შემუშავებაზე, რომელიც საშუალებას მისცემს ა მოქმედების პოტენციალის ჯაჭვი, რომელიც ეფუძნება მოქმედების თითოეული პოტენციალის დროებს იგივე. ამ პროცედურის გამოყენებით, შესაძლებელი იქნება სხვადასხვა თანმიმდევრობის გასწორება და იმის დადგენა, თუ რომელი მოქმედების პოტენციალი არის ექვივალენტური თითოეულ ჯაჭვში. და ამ ინფორმაციით, შეიძლება გამოითვალოს სტატისტიკური განაწილება, რომელიც მოჰყვება თითოეულ მოქმედების პოტენციალს ჰიპოთეტურ „იდეალურ მატარებელში“..

მოქმედების პოტენციალის იდეალური მატარებელი წარმოადგენს საერთო ნიმუშს, რომლის თითოეული რეალური მატარებელი მხოლოდ კონკრეტული რეალიზაციაა. დახასიათების შემდეგ, შესაძლებელი იქნებოდა იმის ცოდნა, მოქმედების პოტენციალის ახალი ჯაჭვი შეესაბამებოდა თუ არა განაწილებას და, შესაბამისად, იმის ცოდნა, კოდირებს თუ არა მას იმავე ინფორმაციას. იდეალური მატარებლის ამ კონცეფციას შეიძლება ჰქონდეს საინტერესო გავლენა ნერვული კოდის შესწავლისა და ინტერპრეტაციისთვის, ასევე ნერვული ხელმოწერების თეორიის გასაძლიერებლად.

ბიბლიოგრაფიული ცნობები:

• სტრონგი, S.P., Koberle, R., de Ruyter van Steveninck. რ.რ., ბიალეკი, ვ. (1998). ენტროპია და ინფორმაცია ნერვულ მატარებელში. Phys Rev Lett; 80: გვ. 197 - 200.