Kas yra veiksmų potencialų traukinys?

Veikimo potencialų traukinys arba grandinė (smaigalys traukinys anglų kalba) yra laiko įrašų seka, kurioje neuronas skleidžia elektrinius signalus arba nervinius impulsus. Ši ypatinga neuronų komunikacijos forma yra neuromokslų bendruomenės susidomėjimo ir tyrimo objektas, nors dar reikia atsakyti į daugelį atsakymų.

Šiame straipsnyje pamatysime, kas yra šie veikimo potencialo traukiniai, kokia jų trukmė ir struktūra, kuo susideda iš neuroninio kodavimo sampratos ir kokios šiuo metu atliekami tyrimai tema.

• Susijęs straipsnis: "Neuronų tipai: savybės ir funkcijos"

Kas yra veiksmų potencialų traukinys?

Norėdami suprasti, kas yra veikimo potencialo traukiniai, pirmiausia pažiūrėkime, iš ko susideda veikimo potencialas.

Mūsų smegenyse yra apie šimtas milijardų neuronų, skleidžiančių signalus, kad galėtų nuolat bendrauti tarpusavyje. Šie signalai yra elektrocheminio pobūdžio ir keliauja iš neurono ląstelės kūno per jo aksoną arba neuritą į kitą neuroną.

Kiekvienas iš šių elektrinių signalų ar impulsų yra žinomas kaip veikimo potencialas. Veikimo potencialai atsiranda reaguojant į dirgiklius arba spontaniškai, ir

kiekvienas šūvis paprastai trunka 1 milisekundę.

Veiksmų potencialų seka yra tiesiog kombinuota šaudymo ir nešaudymo seka. Kad būtų lengviau suprasti: įsivaizduokime skaitmeninę nulių ir vienetų seką, kaip dvejetainėje sistemoje; Kelionei skirtume 1, o ne kelionei – 0. Tokiu atveju veikimo potencialų seka gali būti užkoduota kaip skaitinė seka, pvz.: 00111100. Pirmieji du nuliai reikštų delsos laiką nuo stimulo pateikimo iki pirmojo šaudymo ar veikimo potencialo.

Veiksmo potencialo traukiniai gali būti generuojami naudojant tiesioginę jutimo įvestį iš regėjimo, lytėjimo, garso ar kvapo; ir juos taip pat gali sukelti abstraktūs dirgikliai, kuriuos sukelia pažinimo procesai, tokie kaip atmintis. (pavyzdžiui, sužadinant prisiminimus).

• Galbūt jus domina: "Veiksmo potencialas: kas tai yra ir kokios jo fazės?"

trukmę ir struktūrą

Veikimo potencialų traukinio trukmė ir struktūra paprastai priklauso nuo dirgiklio intensyvumo ir trukmės. Tokio tipo veikimo potencialas paprastai išlieka ir išlieka „įjungtas“ tol, kol yra stimulas.

Tačiau kai kurie neuronai turi specialių elektrinių savybių, dėl kurių jie nuolat reaguoja į labai trumpą dirgiklį. Šio tipo neuronuose didesnio intensyvumo dirgikliai linkę išprovokuoti ilgesnius veikimo potencialo traukinius..

Kai pakartotinai registruojami veikimo potencialai iš neurono reaguojant į dirgiklius besikeičiantys (arba kai organizmas sukuria skirtingą elgesį), jie linkę išlaikyti santykinį stabilus. Tačiau kiekvienos veikimo potencialų sekos šaudymo modelis kinta keičiantis stimului; Paprastai šūvių greitis (šaudymo greitis) kinta priklausomai nuo skirtingų sąlygų.

nervų kodavimas

veiksmo potencialo traukiniai buvo ir tebėra domisi neuromokslų bendruomene, atsižvelgiant į jo ypatumus. Daugelis mokslininkų savo tyrimais bando išsiaiškinti, kokia informacija yra užkoduota šiuose veikimo potencialuose ir kaip neuronai sugeba ją iššifruoti.

Neuronų kodavimas yra neurologijos sritis, tirianti, kaip jutiminė informacija mūsų smegenyse pateikiama naudojant neuroninius tinklus. Tyrėjai dažnai susiduria su dideliais sunkumais bandydami iššifruoti potencialaus veikimo traukinius.

Sunku įsivaizduoti, kad veikimo potencialų seka yra grynai dvejetainis išvesties įrenginys.. Neuronai turi minimalų aktyvacijos slenkstį ir suveikia tik tada, kai dirgiklio intensyvumas yra didesnis už tą slenkstį. Jei pateikiamas nuolatinis stimulas, bus sukurtas veiksmų potencialų traukinys. Tačiau laikui bėgant aktyvinimo slenkstis didės.

Pastaroji, kuri vadinama sensorine adaptacija, yra procesų, tokių kaip sinapsinė desensibilizacija, rezultatas, sumažėjęs atsakas į nuolatinį stimulą, susidarantį sinapsėje (cheminis ryšys tarp dviejų neuronų).

Dėl šio rezultato sumažės su stimulu susijęs šaudymas, kuris galiausiai sumažės iki nulio. minėtas procesas padeda smegenims neperkrauti informacijos iš aplinkos, kuri išlieka nepakitusi. Pavyzdžiui, kai po kurio laiko nustojame užuosti kvepalus, kuriuos užtepėme, arba kai prisitaikome prie foninio triukšmo, kuris iš pradžių mus trikdo.

Naujausi tyrimai

Kaip jau žinome, neuronai bendrauja generuodami veikimo potencialą, kuris yra gali plisti iš vieno neurono (siunčiančio arba presinapsinio) į kitą (priimančiojo ar postsinapsinio) sinapsė. Taigi, kai presinapsinis neuronas sukuria veikimo potencialą, postsinapsinis neuronas gali jį priimti ir sukurti atsaką, kuris galiausiai gali sukurti naują veikimo potencialą, šiuo atveju postsinapsinis.

Skirtingos presinapsinio veikimo potencialo sekos arba sekos paprastai sukuria skirtingas postsinapsinio veikimo potencialo grandines. Taip yra dėl to neuromokslų bendruomenė mano, kad yra „neuroninis kodas“, susijęs su veikimo potencialo laiku; tai yra, kad tas pats neuronas gali naudoti kelias skirtingas veikimo potencialų sekas, kad užkoduotų skirtingų tipų informaciją.

Iš kitos pusės, neurono elektrinis aktyvumas paprastai yra kintamasir retai kada yra visiškai nulemtas dirgiklio. Prieš nuoseklų to paties dirgiklio kartojimą, neuronas kiekvieną kartą reaguos su skirtinga veikimo potencialo grandine. Iki šiol mokslininkams nepavyko apibūdinti neuronų reakcijos į dirgiklius, taip pat nepavyko aiškiai nustatyti, kaip informacija užkoduota.

Iki šiol buvo manoma, kad visa informacija, saugoma veikimo potencialų sekoje, buvo užkoduota jos dažnyje; tai yra veikimo potencialų, kurie atsiranda per laiko vienetą, skaičiumi. Tačiau pastaraisiais metais tiriama galimybė, kad tiksliomis kiekvieno veikimo potencialo akimirkomis gali būti svarbios informacijos ir net "neuroninis parašas"; tai yra tam tikras laiko modelis, kuris leistų identifikuoti spinduliuojantį neuroną.

Naujausi tyrimai rodo, kad buvo sukurtas naujas metodas, kuris leistų apibūdinti a veikimo potencialų grandinė, pagrįsta kiekvieno veikimo potencialo laiku tas pats. Taikant šią procedūrą būtų galima sulyginti skirtingas sekas ir nustatyti, kurie veikimo potencialai yra lygiaverčiai kiekvienoje grandinėje. Ir su ta informacija galima apskaičiuoti statistinį pasiskirstymą, kuris seka kiekvieną veikimo potencialą hipotetinėje „idealioje traukoje“..

Tas idealus veikimo potencialo traukinys atspindėtų bendrą modelį, kurio kiekvienas tikrasis traukinys yra tik konkreti realizacija. Apibūdinus, būtų galima sužinoti, ar nauja veikimo potencialų grandinė atitiktų pasiskirstymą, ar ne, taigi žinoti, ar joje užkoduota ta pati informacija. Ši idealaus traukinio koncepcija gali turėti įdomių pasekmių neuroninio kodo tyrimui ir aiškinimui, taip pat neuroninių parašų teorijos stiprinimui.

Bibliografinės nuorodos:

• Strong, S.P., Koberle, R., de Ruyter van Steveninck. R.R., Bialekas, W. (1998). Entropija ir informacija neuronų smailių traukiniuose. Phys Rev Lett; 80: p. 197 - 200.