Лекция №2. Дендриты играют роль рецепторов – сигналов от других нейронов

Дендриты играют роль рецепторов – сигналов от других нейронов.

Синапс представляет собой место соединения коллатералов аксона с дендритами других нейронов – это промежуток порядка 200 нано метров(н.м.). Нано(10 в -9 степени)

Задача аксона – самого крупного отростка заключается в том, чтобы передавать сигнал активности аксона другим нейронам.

В центральной нервной системе человека насчитывается от 100 до 1000 нервных клеток, которые отличаются картиной дендритов, наличием и длиной аксона и распределением синапсов около клетки. Среди этих клеток отметим шванновские клетки. Это специфические клетки почти целиком состоящие из миелина.

Миелин – это органическое изолирующие вещество. Шванновские клетки обматывают нервное волокно 250 слоями миелина. Не изолированные места нервного волокна между шванновскими клетками называется перехватами Ранвье. За счёт миелиновой изоляции скорость распространения нервных импульсов возрастает в 5-10 раз.

При это уменьшаются затраты энергии на проведение импульсов.

Миелинизированные нервные волокна встречаются только у высших животных. Клетки сильно связаны между собой. Близкие по функциям клетки образуют шаровидные или параллельные слоистые скопления. В мозгу выделены сотни скоплений.

Кора головного мозга – это тоже скопление клеток. Толщина коры 2 мм, а площадь около 930 квадратных см.

Нервный импульс(Спайк) – это процесс распространения возбуждения по аксону от тела клетки до окончания аксона. Спайк представляет собой основную единицу информации, которая передается по нервному волокну. Поэтому в теории нейронных сетей модель генерации и распространения нервных импульсов является одной из важнейших. Упрощенно считается, что нервный импульс между двумя нейронами передается путём выделения особых химических субстанций(нейро медиаторов), которые формируются под влиянием раздражителей, поступающих от синапсов.

Типичная форма нервного импульса.

Нейромедиаторы воздействуют на клеточную мембрану вызывая изменения энергетического потенциала нейрона. Величина этого изменения пропорционально количеству нейромедиатора попадающего на мембрану. Мембрана поддерживает постоянный состав цитоплазмы внутри клетки и обеспечивает проведение нервных импульсов.

Цитоплазма – это внутренняя среда клетки. Отличается концентрацией ионов (Ca ++, Na+, K+)Кальция, Натрия, Калия и других веществ по сравнению с вне клеточной средой. Суммарное количество нейромедиатора выделенного на всех синапсах, определяет уровень поляризации мембраны, которые считаю мерой возбуждения нейрона.

Если она увеличивается, то синоптическую связь называют возбуждающей, а если уменьшается, то тормозящей. Таким образом импульсы по нервному волокну передаются в виде скачков потенциала внутриклеточной среды, по отношению к внешней среде. Скорость передачи от 1 до 100 м/с(метров в сек). Для миеленизированных волокон скорость передачи примерно в 5 – 10 раз выше. При распространение импульсы не затухают и форма нервного импульса не меняется. Она является фиксированной, определяется свойствами нервного волокна и не зависит от способа создания импульса. Возможно стремительные нарастания порога активации нейрона до значения «+~», Когда сразу после генерации импульса нейрон теряет способность вырабатывать очередной сигнал даже при сильном возбуждении. Этот процесс запускается одновременно с генерацией нервного импульса и сохраняется в течение времени, которое называется периодом абсолютной рефракции. По окончании этого периода наступает период относительной рефракции за который порог срабатывания возвращается к первоначальному значению. В это время клетку можно активировать, однако с приложением более сильных возбуждений. Таким образом нейрон может находиться в трёх основных состояниях:

1. Состояние активности – при котором он передает нервные импульсы соседним нейронам;
2. Состояние ожидания нервных импульсов от соседних нейронов;
3. Состояние глубокого сна – при котором он не реагирует не на какие импульсы и сам не генерирует нервных импульсов

Каждый нейрон выполняет достаточно примитивные функции суммирования весовых коэффициентов входных сигналов и сравнения полученной суммы с пороговым значением. Он сколько свои веса и своё пороговое значение, которые определяются место нахождением нейрона и решаемой им задачей. Поскольку имеется огромное количество нейронов и меж нейронных связей (до 1000 входов в каждый нейрон), то ошибка в срабатывание отдельного нейрона остаётся не заметной в общей массе взаимодействующих нейронов. В связи с этим нейронная сеть проявляет высокую устойчивость к помехам – отдельные сбои не оказывают существенного влияния на результаты её функционирования. Другой важной особенностью нервных систем, является высокая скорость их функционирования, при относительно длительном цикле срабатывания каждой отдельной клетки, измеряемых в миллисекундах.

Она достигается путём параллельной обработки информации в мозге и огромным количеством нейронов, которые соединены многочисленными меж нейронными связями.