Aksiyon potansiyelleri dizisi nedir?

Bir dizi veya aksiyon potansiyeli zinciri (sivri uçlu tren İngilizce'de), bir nöronun elektrik sinyallerini veya sinir uyarılarını ateşlediği bir zamansal kayıt dizisidir. Nöronlar arasındaki bu özel iletişim biçimi, yanıtlanmayı bekleyen birçok yanıt olmasına rağmen, nörobilim camiasının ilgi ve araştırma konusudur.

Bu yazıda, bu aksiyon potansiyeli trenlerinin ne olduğunu, sürelerinin ve yapılarının ne olduğunu, ne şekilde olduğunu göreceğiz. nöral kodlama kavramından ve bu alanda şu anda araştırmanın ne durumda olduğundan oluşur. ders.

• İlgili yazı: "Nöron türleri: özellikleri ve işlevleri"

Aksiyon potansiyelleri dizisi nedir?

Aksiyon potansiyeli trenlerinin ne olduğunu anlamak için önce aksiyon potansiyelinin nelerden oluştuğuna bakalım.

Beynimiz yaklaşık olarak içerir yüz milyar nöron birbiriyle sürekli iletişim kurmak için sinyaller gönderiyor. Bu sinyaller doğası gereği elektrokimyasaldır ve bir nöronun hücre gövdesinden aksonu veya nöriti yoluyla bir sonraki nörona gider.

Bu elektrik sinyallerinin veya impulsların her biri, bir aksiyon potansiyeli olarak bilinir. Aksiyon potansiyelleri uyaranlara yanıt olarak veya kendiliğinden ortaya çıkar ve

her atış tipik olarak 1 milisaniye sürer.

Bir aksiyon potansiyelleri dizisi, basit bir şekilde birleşik bir ateşleme ve ateşlememe dizisidir. Anlamayı kolaylaştırmak için: ikili bir sistemde olduğu gibi, sıfırlar ve birlerden oluşan bir dijital dizi hayal edelim; yolculuk için 1 ve yolculuk yok için 0 atardık. Bu durumda, bir aksiyon potansiyelleri dizisi, 00111100 gibi bir sayısal dizi olarak kodlanabilir. İlk iki sıfır, uyaranın sunumu ile ilk ateşleme veya aksiyon potansiyeli arasındaki gecikme süresini temsil eder.

Aksiyon potansiyeli trenleri, görme, dokunma, ses veya koku alma yoluyla doğrudan duyusal girdi yoluyla üretilebilir; Ve hafıza gibi bilişsel süreçlerin kullanımıyla tetiklenen soyut uyaranlar tarafından da uyarılabilirler. (örneğin anıları canlandırarak).

• İlginizi çekebilir: "Eylem potansiyeli: nedir ve aşamaları nelerdir?"

süre ve yapı

Bir aksiyon potansiyelleri dizisinin süresi ve yapısı genellikle uyaranın yoğunluğuna ve süresine bağlıdır. Bu tür aksiyon potansiyelleri genellikle uyaran mevcut olduğu sürece devam eder ve "açık" kalır.

Bununla birlikte, bazı nöronların çok kısa bir uyarana sürekli bir tepki vermelerine neden olan özel elektriksel özellikleri vardır. Bu tür nöronlarda, daha yoğun uyaranlar, daha uzun aksiyon potansiyeli dizilerini tetikleme eğilimindedir..

Aksiyon potansiyelleri, uyaranlara yanıt olarak bir nörondan tekrar tekrar kaydedildiğinde değişirken (veya bir organizma farklı davranışlar ürettiğinde), nispeten stabil. Bununla birlikte, her bir aksiyon potansiyeli dizisinin ateşleme modeli, uyaran değiştikçe değişir; Genel olarak, atışların yapılma hızı (ateş hızı) farklı koşullara bağlı olarak değişir.

nöral kodlama

aksiyon potansiyeli trenleri nörobilim camiasının ilgisini çekmiş ve çekmeye devam etmektedir., özellikleri göz önüne alındığında. Birçok araştırmacı, çalışmalarında bu aksiyon potansiyellerinde ne tür bilgilerin kodlandığını ve nöronların bunu nasıl çözebildiğini bulmaya çalışır.

Sinirsel kodlama, duyusal bilginin sinir ağları aracılığıyla beynimizde nasıl temsil edildiğini inceleyen bir sinirbilim alanıdır. Araştırmacılar genellikle aksiyon potansiyeli trenlerini deşifre etmeye çalışırken büyük zorluklarla karşılaşırlar.

Bir aksiyon potansiyelleri dizisinin tamamen ikili bir çıkış aygıtı olduğunu düşünmek zordur.. Nöronların minimum bir aktivasyon eşiği vardır ve yalnızca uyaranın yoğunluğu bu eşiğin üzerindeyse ateşlenir. Sabit bir uyaran sunulursa, bir dizi aksiyon potansiyeli üretilecektir. Ancak, aktivasyon eşiği zamanla artacaktır.

Duyusal adaptasyon olarak adlandırılan sonuncusu, sinaptik duyarsızlaştırma gibi süreçlerin sonucu, sinapsta (iki nöron arasındaki kimyasal bağlantı) üretilen sabit uyarana yanıtta bir azalma.

Bu sonuç, sonunda sıfıra düşecek olan uyaranla ilişkili ateşlemede bir azalmaya yol açacaktır. söz konusu süreç Beynin, değişmeden kalan çevreden gelen bilgilerle aşırı yüklenmemesine yardımcı olur. Örneğin, bir süre sonra sıktığımız parfümü koklamayı bıraktığımızda veya başlangıçta bizi rahatsız eden bir arka plan gürültüsüne uyum sağladığımızda.

Güncel araştırma

Bildiğimiz gibi, nöronlar aksiyon potansiyellerinin üretimi yoluyla iletişim kurarlar. yoluyla bir nörondan (gönderen veya presinaptik) diğerine (alıcı veya postsinaptik) yayılabilir. sinaps. Böylece, presinaptik nöron aksiyon potansiyeli ürettiğinde, postsinaptik nöron bunu alabilir ve sonunda, bu durumda yeni bir aksiyon potansiyeli üretebilecek bir yanıt üretmek postsinaptik.

Presinaptik aksiyon potansiyellerinin farklı dizileri veya dizileri genellikle farklı postsinaptik aksiyon potansiyelleri zincirleri üretir. bu yüzden nörobilim topluluğu, aksiyon potansiyellerinin zamanlaması ile ilişkili bir "nöral kod" olduğuna inanmaktadır.; yani, aynı nöron, farklı bilgi türlerini kendi adına kodlamak için birkaç farklı aksiyon potansiyeli dizisini kullanıyor olabilir.

Diğer taraftan, bir nöronun elektriksel aktivitesi genellikle kesinlikle değişkendirve nadiren tamamen uyaran tarafından belirlenir. Aynı uyaranın art arda tekrarlanmasından önce, nöron her seferinde farklı bir aksiyon potansiyeli zinciriyle yanıt verecektir. Şimdiye kadar, araştırmacılar nöronların uyaranlara tepkisini karakterize edemediler ve bilginin nasıl kodlandığını net bir şekilde belirleyemediler.

Şimdiye kadar düşünülen şey, bir aksiyon potansiyelleri dizisinde saklanan tüm bilgilerin frekansında kodlanmış olduğuydu; yani, birim zamanda meydana gelen aksiyon potansiyellerinin sayısında. Ancak son yıllarda, her aksiyon potansiyelinin meydana geldiği kesin anların kritik bilgiler içerebileceği ve hatta bir "nöral imza"; yani, yayan nöronun tanımlanmasına izin verecek bir tür zamansal model.

En son araştırmalar, bir özelliği karakterize etmeye izin verecek yeni bir yöntemin tasarımına işaret etmektedir. aksiyon potansiyellerinin her birinin zamanına dayanan aksiyon potansiyelleri zinciri Aynı. Bu prosedürü uygulayarak, farklı dizileri hizalamak ve zincirlerin her birinde hangi aksiyon potansiyellerinin eşdeğer olduğunu belirlemek mümkün olacaktır. Ve bu bilgilerle, varsayımsal bir "ideal tren"deki her aksiyon potansiyelini takip eden istatistiksel dağılım hesaplanabilir.

Bu ideal eylem potansiyelleri dizisi, gerçek dizilerin her birinin yalnızca somut bir gerçekleştirme olduğu ortak modeli temsil eder. Bir kez karakterize edildiğinde, yeni bir aksiyon potansiyelleri zincirinin dağılıma uyup uymadığını bilmek ve dolayısıyla aynı bilgiyi kodlayıp kodlamadığını bilmek mümkün olacaktır. Bu ideal tren kavramı, nöral kodun incelenmesi ve yorumlanmasının yanı sıra nöral imzalar teorisini güçlendirmek için ilginç çıkarımlara sahip olabilir.

Bibliyografik referanslar:

• Strong, S.P., Koberle, R., de Ruyter van Steveninck. R.R., Bialek, W. (1998). Entropi ve nöral spike trenlerinde bilgi. Phys Rev Lett; 80:s. 197 - 200.