สมองของมนุษย์ทำงานอย่างไร (โปรแกรมการศึกษาสั้น ๆ ) การส่งสัญญาณจากเครื่องวิเคราะห์การได้ยินไปยังสมอง การส่งข้อมูลไปยังสมองของมนุษย์

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากสเปน ฝรั่งเศส และอังกฤษ ได้ประกาศความสำเร็จของการทดลองครั้งแรกในการส่งสัญญาณระหว่างจิตใจของคนสองคนโดยใช้เทคโนโลยีที่ไม่รุกรานโดยเฉพาะ สัญญาณที่ประกอบด้วยข้อมูล 140 บิตถูกส่งจากอินเดียไปยังฝรั่งเศสผ่านทางอินเทอร์เน็ต งานนี้ตีพิมพ์ใน PLOS One

รูปแบบทั่วไปของการทดลอง รูปภาพ: PLOS หนึ่งบทความ

การทดลองนี้ใช้อินเทอร์เฟซระหว่างสมองและคอมพิวเตอร์ (BCI) และอินเทอร์เฟซระหว่างคอมพิวเตอร์และสมอง (CBI) โดยสัญญาณดังกล่าวถูกส่งผ่านอินเทอร์เน็ต ในที่สุดข้อความก็เป็นคำว่า "hola" - "สวัสดี" ในภาษาสเปน (และภาษาคาตาลัน) รหัส Bacon ซึ่งใช้ 5 บิตต่อตัวอักษรใช้สำหรับการเข้ารหัส คำนี้ถูกส่ง 7 ครั้งเพื่อรวบรวมสถิติที่เพียงพอ ดังนั้นข้อความสุดท้ายจึงมีความยาว 140 บิต

นักวิทยาศาสตร์สร้างแบบจำลองอินเทอร์เฟซสมองและคอมพิวเตอร์ดังนี้ ในการเข้ารหัส "0" มนุษย์ "เครื่องส่งสัญญาณ" ขยับเท้าของเขา และในการเข้ารหัส "1" เขาขยับฝ่ามือ โดยการตรวจคลื่นไฟฟ้าสมองจากบริเวณเปลือกสมองที่รับผิดชอบการเคลื่อนไหวเหล่านี้ คอมพิวเตอร์จึงได้รับข้อความที่ส่งในรูปแบบของบิตไบนารี่

ด้วยอินเทอร์เฟซของคอมพิวเตอร์และสมอง สิ่งต่างๆ จึงซับซ้อนมากขึ้น บนหัวของ "ผู้รับ" ของมนุษย์พวกเขาพบศูนย์กลางการมองเห็นของเปลือกสมองเมื่อมีการกระตุ้นซึ่งปรากฏการณ์ของฟอสฟีนเกิดขึ้น - ความรู้สึกทางการมองเห็นที่เกิดขึ้นโดยไม่มีข้อมูลจากตา การมีอยู่ของความรู้สึกดังกล่าวถูกเข้ารหัสเป็น "1" การไม่มี - "0"

อาสาสมัคร 4 คน อายุ 28-50 ปี ทำหน้าที่เป็นผู้ส่งและผู้รับ สำหรับการทดลองครั้งสุดท้าย สัญญาณดังกล่าวถูกส่งจากอินเดียไปยังฝรั่งเศส เพื่อกำจัดการรบกวนจากประสาทสัมผัส บุคคล “ผู้รับ” จึงสวมหน้ากากป้องกันแสงปิดตาและสวมที่อุดไว้ในหู เพื่อขจัดความเป็นไปได้ในการคาดเดาคำที่เข้ารหัส ลำดับแรกจึงได้รับการเข้ารหัสเพิ่มเติมเพื่อให้ได้รหัสสุ่มเทียม ซึ่งหลังจากส่งแล้ว จะถูกถอดรหัสเพื่อกู้คืนข้อความต้นฉบับ

จากผลการทดลอง สามารถส่งข้อมูลได้ 140 บิต โดยมีอัตราข้อผิดพลาด 4% สำหรับการเปรียบเทียบ เพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์นี้มีนัยสำคัญทางสถิติ: ความน่าจะเป็นในการเดาอักขระทั้ง 140 ตัวในแถวนั้นน้อยกว่า 10 -22 และในการเดาอย่างน้อย 80% ของอักขระ 140 ตัวนั้นน้อยกว่า 10 -13 ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวไว้ จริงๆ แล้วมีการส่งสัญญาณโดยตรงจากสมองสู่สมอง

ความแปลกใหม่และความสำคัญของงานนี้เกิดขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าจนถึงขณะนี้การทดลองทั้งหมดดังกล่าวถูกจำกัดอยู่เพียงหนึ่งในสองส่วนต่อประสาน หรือดำเนินการกับสัตว์ทดลอง หรือเกี่ยวข้องกับกระบวนการรุกรานเพื่อฝังเซ็นเซอร์ในสิ่งมีชีวิต ในงานนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถจัดการการถ่ายทอดแบบไม่รุกรานจากคนสู่คนได้เป็นครั้งแรก

จากเรตินา สัญญาณจะถูกส่งไปยังส่วนกลางของเครื่องวิเคราะห์ตามแนวเส้นประสาทตา ซึ่งประกอบด้วยเส้นใยประสาทเกือบล้านเส้น ที่ระดับความแตกแยกของเส้นประสาทตา ประมาณครึ่งหนึ่งของเส้นใยจะไปยังซีกโลกตรงข้ามของสมอง และอีกครึ่งหนึ่งจะไปยังซีกโลกเดียวกัน (ipsilateral) การสลับเส้นใยประสาทตาครั้งแรกเกิดขึ้นที่ลำตัวด้านข้างของทาลามัส จากที่นี่ เส้นใยใหม่จะถูกส่งผ่านสมองไปยังคอร์เทกซ์การมองเห็น (รูปที่ 5.17)

เมื่อเปรียบเทียบกับเรตินา ร่างกายที่มีอวัยวะเพศเป็นรูปแบบที่ค่อนข้างง่าย มีไซแนปส์เดียวที่นี่ เนื่องจากเส้นใยที่เข้ามาของเส้นประสาทตาไปสิ้นสุดที่เซลล์ที่ส่งแรงกระตุ้นไปยังเยื่อหุ้มสมอง ร่างกายที่มีรูปร่างคล้ายอวัยวะเพศประกอบด้วยเซลล์หกชั้น ซึ่งแต่ละชั้นจะรับสัญญาณจากตาเพียงข้างเดียว สี่เซลล์บนสุดเป็นเซลล์เล็ก สองเซลล์ล่างเป็นเซลล์ใหญ่ ดังนั้นชั้นบนสุดจึงถูกเรียกว่า พาร์โวเซลล์(parvo - เล็ก, เซลลูลา - เซลล์, ละติจูด)และอันล่าง - เซลล์แมกโนเซลล์(แมกนัส - ใหญ่ ละติจูด)(รูปที่ 5.18)

ชั้นทั้งสองประเภทนี้ได้รับข้อมูลจากปมประสาทเซลล์ที่แตกต่างกันซึ่งเกี่ยวข้องกับเซลล์ไบโพลาร์และตัวรับประเภทต่างๆ แต่ละเซลล์ของร่างกายสืบพันธุ์ถูกกระตุ้นจากสนามรับของเรตินาและมีจุดศูนย์กลาง “on” หรือ “ofrV และขอบรอบนอกของเครื่องหมายตรงกันข้าม อย่างไรก็ตาม อยู่ระหว่างเซลล์ของร่างกายที่มีรูปร่างเหมือนกระดูกและเซลล์ปมประสาทของเรตินา

ข้าว. 5 17การส่งข้อมูลภาพไปยังสมอง 1- ตา; 2 - จอประสาทตา; 3 - เส้นประสาทตา; 4 - ความแตกแยกทางสายตา; 5 - ร่างกายที่มีอวัยวะเพศภายนอก 6 - การแผ่รังสีทางสายตา; 7 - เยื่อหุ้มสมองที่มองเห็น; 8 - กลีบท้ายทอย (Lindsney, Norman, 1974)

สมองเป็นพื้นฐานทางกายภาพของการมองเห็น วิถีทางส่วนใหญ่ที่ทอดจากเรตินาไปยังคอร์เทกซ์การเห็นในซีกโลกหลังจะผ่านร่างกายที่มีข้อต่อด้านข้าง ภาพตัดขวางของโครงสร้างใต้คอร์ติคัลนี้เผยให้เห็นชั้นเซลล์ 6 ชั้น โดย 2 ชั้นในนั้นสัมพันธ์กับการเชื่อมต่อเซลล์แมกโนเซลล์ (M) และอีก 4 ชั้นเชื่อมต่อกับการเชื่อมต่อพาร์โวเซลล์ (P) (Zeki, 1992)

มีความแตกต่างซึ่งสิ่งที่สำคัญที่สุดคือความสามารถที่เด่นชัดมากขึ้นของบริเวณรอบนอกของสนามรับของเซลล์ของร่างกายที่สืบพันธุ์เพื่อระงับผลกระทบของศูนย์กลางนั่นคือ พวกมันมีความเชี่ยวชาญมากกว่า (Hubel, 1974)

เซลล์ประสาทของร่างกายงอด้านข้างจะส่งแอกซอนไปยังคอร์เทกซ์การมองเห็นปฐมภูมิ หรือที่เรียกว่า โซนวี (ภาพ - ภาพ ภาษาอังกฤษ).ภาพหลัก (โครงร่าง)เยื่อหุ้มสมองประกอบด้วยระบบสองระบบที่ขนานกันและเป็นอิสระส่วนใหญ่ - เซลล์แม็กโนเซลล์และพาร์โวเซลล์ ตั้งชื่อตามชั้นของอวัยวะสืบพันธุ์ของฐานดอก (Zeki และ Shopp, 1988) ระบบแม็กโนเซลล์พบได้ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิด จึงมีต้นกำเนิดมาก่อนหน้านี้ ระบบพาร์โวเซลล์มีอยู่ในไพรเมตเท่านั้น ซึ่งบ่งชี้ถึงต้นกำเนิดวิวัฒนาการในภายหลัง (Carlson, 1992) ระบบแมกโนเซลล์รวมอยู่ในการวิเคราะห์รูปร่าง การเคลื่อนไหว และความลึกของปริภูมิการมองเห็น ระบบพาร์โวเซลล์เกี่ยวข้องกับการทำงานของการมองเห็นที่พัฒนาขึ้นในไพรเมต เช่น การรับรู้สีและการตรวจจับรายละเอียดอย่างละเอียด (Merigan, 1989)

การเชื่อมต่อระหว่างร่างกายที่งอและเยื่อหุ้มสมองโครงร่างนั้นดำเนินการด้วยความแม่นยำของภูมิประเทศสูง: โซน VI มี "แผนที่" ของพื้นผิวทั้งหมดของเรตินาจริงๆ ความเสียหายต่อส่วนใดส่วนหนึ่งของทางเดินประสาทที่เชื่อมต่อเรตินากับโซน VI ทำให้เกิดการปรากฏตัวของ ทุ่งแห่งความมืดบอดโดยสิ้นเชิงขนาดและตำแหน่งที่ตรงกับความยาวและตำแหน่ง

การแปลความเสียหายในโซน VI S. Henschen ตั้งชื่อโซนนี้ จอประสาทตาเยื่อหุ้มสมอง (Zeki, 1992).

เส้นใยที่มาจากร่างกายที่มีข้อต่อด้านข้างจะสัมผัสกับเซลล์ของชั้นที่สี่ของเยื่อหุ้มสมอง จากตรงนี้ข้อมูลก็แพร่กระจายไปยังทุกชั้นในที่สุด เซลล์ของชั้นที่สามและห้าของเยื่อหุ้มสมองส่งแอกซอนไปยังโครงสร้างที่ลึกกว่าของสมอง การเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ของคอร์เทกซ์โครงร่างส่วนใหญ่ตั้งฉากกับพื้นผิว การเชื่อมต่อด้านข้างส่วนใหญ่จะสั้น สิ่งนี้บ่งบอกถึงการมีอยู่ของท้องถิ่นในการประมวลผลข้อมูลในพื้นที่นี้

พื้นที่ของเรตินาที่ส่งผลต่อเซลล์ธรรมดาของคอร์เทกซ์ (สนามรับของเซลล์) เช่นเดียวกับสนามของเซลล์ประสาทของเรตินาและอวัยวะสืบพันธุ์นั้นแบ่งออกเป็นภูมิภาค "เปิด" และ "offr" อย่างไรก็ตาม เขตข้อมูลเหล่านี้ยังห่างไกลจากวงกลมที่สมบูรณ์แบบ ในกรณีทั่วไป สนามรับสัญญาณประกอบด้วยพื้นที่ “op” ที่ยาวและแคบมาก ซึ่งอยู่ติดกันทั้งสองด้านด้วยพื้นที่ “o!G” ที่กว้างขึ้น (Hubel, 1974)

บุคคลสามารถสัมผัสและรับรู้โลกวัตถุประสงค์ได้ด้วยกิจกรรมพิเศษของสมอง อวัยวะรับสัมผัสทั้งหมดเชื่อมต่อกับสมอง อวัยวะเหล่านี้แต่ละส่วนตอบสนองต่อสิ่งเร้าบางอย่าง: อวัยวะที่มองเห็น - ต่ออิทธิพลของแสง, อวัยวะในการได้ยินและสัมผัส - ต่ออิทธิพลทางกล, อวัยวะรับรสและกลิ่น - ต่ออิทธิพลทางเคมี อย่างไรก็ตาม สมองเองก็ไม่สามารถรับรู้อิทธิพลประเภทนี้ได้ มัน "เข้าใจ" เฉพาะสัญญาณไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับแรงกระตุ้นของเส้นประสาทเท่านั้น เพื่อให้สมองตอบสนองต่อสิ่งเร้า วีประสาทสัมผัสแต่ละรูปแบบจะต้องแปลงพลังงานทางกายภาพที่สอดคล้องกันเป็นสัญญาณไฟฟ้าก่อน จากนั้นจึงติดตามเส้นทางของตัวเองไปยังสมอง กระบวนการแปลนี้ดำเนินการโดยเซลล์พิเศษในอวัยวะรับความรู้สึกที่เรียกว่าตัวรับ ตัวอย่างเช่น ตัวรับการมองเห็นจะอยู่ในชั้นบาง ๆ ด้านในของดวงตา ตัวรับการมองเห็นแต่ละตัวมีสารเคมีที่ทำปฏิกิริยากับแสง และปฏิกิริยานี้กระตุ้นให้เกิดเหตุการณ์ต่างๆ ที่ส่งผลให้เกิดแรงกระตุ้นของเส้นประสาท ตัวรับการได้ยินคือเซลล์ขนบาง ๆ ที่อยู่ลึกเข้าไปในหู การสั่นสะเทือนของอากาศซึ่งเป็นตัวกระตุ้นเสียงทำให้เซลล์ขนเหล่านี้โค้งงอส่งผลให้เกิดแรงกระตุ้นเส้นประสาท กระบวนการที่คล้ายกันเกิดขึ้นในรูปแบบทางประสาทสัมผัสอื่นๆ

ตัวรับคือเซลล์ประสาทเฉพาะหรือเซลล์ประสาท เมื่อตื่นเต้นก็จะส่งสัญญาณไฟฟ้าไปยังเซลล์ประสาทภายใน สัญญาณนี้จะเดินทางจนกว่าจะถึงเขตรับสัญญาณในเปลือกสมอง โดยประสาทสัมผัสแต่ละแบบจะมีโซนรับความรู้สึกของตัวเอง ที่ไหนสักแห่งในสมอง - บางทีในเปลือกสมองรับหรือบางทีในบางส่วนของเปลือกนอก - สัญญาณไฟฟ้าทำให้เกิดประสบการณ์การรับรู้ความรู้สึก ดังนั้นเมื่อเราสัมผัสได้ ความรู้สึกจึง "เกิดขึ้น" ในสมอง ไม่ใช่บนผิวหนัง ยิ่งไปกว่านั้น แรงกระตุ้นทางไฟฟ้าที่ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในความรู้สึกสัมผัสโดยตรงนั้นเกิดจากแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในตัวรับการสัมผัสที่อยู่ในผิวหนัง ในทำนองเดียวกัน ความรู้สึกรสขมไม่ได้เกิดขึ้นที่ลิ้น แต่เกิดที่สมอง แต่แรงกระตุ้นของสมองที่เป็นสื่อกลางความรู้สึกในการรับรสนั้นเกิดจากแรงกระตุ้นไฟฟ้าจากปุ่มรับรสของลิ้น

สมองไม่เพียงรับรู้ถึงผลกระทบของสิ่งเร้าเท่านั้น แต่ยังรับรู้ถึงคุณลักษณะหลายประการของสิ่งเร้าด้วย เช่น ความรุนแรงของสิ่งเร้า ดังนั้นตัวรับจะต้องมีความสามารถในการเข้ารหัสความเข้มข้นและพารามิเตอร์เชิงคุณภาพของสิ่งเร้า พวกเขาทำมันได้อย่างไร?

เพื่อตอบคำถามนี้ นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องทำการทดลองหลายชุดเพื่อบันทึกกิจกรรมของเซลล์เดี่ยวของตัวรับและวิถีทางระหว่างการนำเสนอสัญญาณอินพุตหรือสิ่งเร้าต่างๆ แก่ผู้รับการทดลอง วิธีนี้ทำให้คุณสามารถระบุคุณสมบัติของตัวกระตุ้นที่เซลล์ประสาทตอบสนองได้อย่างแม่นยำ การทดลองดังกล่าวเกิดขึ้นจริงได้อย่างไร?

ก่อนที่การทดลองจะเริ่มต้นขึ้น สัตว์ (ลิง) จะเข้ารับการผ่าตัด โดยมีการฝังสายไฟบางๆ เข้าไปในบริเวณบางส่วนของเปลือกสมองส่วนการมองเห็น แน่นอนว่าการผ่าตัดดังกล่าวดำเนินการภายใต้สภาวะปลอดเชื้อและด้วยการดมยาสลบที่เหมาะสม สายไฟบางๆ หรือไมโครอิเล็กโทรด ถูกหุ้มด้วยฉนวนทุกที่ ยกเว้นส่วนปลายสุด ซึ่งบันทึกกิจกรรมทางไฟฟ้าของเซลล์ประสาทที่สัมผัสกับมัน เมื่อฝังแล้ว ไมโครอิเล็กโทรดเหล่านี้จะไม่ทำให้เกิดความเจ็บปวด และลิงก็สามารถมีชีวิตและเคลื่อนไหวได้ตามปกติ ในระหว่างการทดลองจริง ลิงจะถูกวางไว้ในอุปกรณ์ทดสอบ และไมโครอิเล็กโทรดจะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ขยายเสียงและบันทึก จากนั้นลิงจะถูกนำเสนอด้วยสิ่งเร้าทางการมองเห็นต่างๆ โดยการสังเกตว่าอิเล็กโทรดใดสร้างสัญญาณที่เสถียร เราก็สามารถระบุได้ว่าเซลล์ประสาทใดตอบสนองต่อสิ่งเร้าแต่ละอัน เนื่องจากสัญญาณเหล่านี้อ่อนแอมาก จึงต้องขยายสัญญาณและแสดงบนหน้าจอออสซิลโลสโคป ซึ่งจะแปลงเป็นเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้า เซลล์ประสาทส่วนใหญ่ผลิตชุดของแรงกระตุ้นเส้นประสาทที่สะท้อนบนออสซิลโลสโคปในรูปแบบของการระเบิดในแนวตั้ง (เดือย) แม้ว่าจะไม่มีสิ่งเร้า เซลล์จำนวนมากก็สร้างแรงกระตุ้นที่หายาก (กิจกรรมที่เกิดขึ้นเอง) เมื่อมีการนำเสนอสิ่งเร้าที่เซลล์ประสาทหนึ่งๆ มีความไว จะสามารถเห็นลำดับของเดือยแหลมอย่างรวดเร็ว ด้วยการบันทึกกิจกรรมของเซลล์เดียว นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับวิธีที่อวัยวะรับความรู้สึกเข้ารหัสความเข้มข้นและคุณภาพของสิ่งเร้า วิธีหลักในการเข้ารหัสความเข้มของการกระตุ้นคือจำนวนแรงกระตุ้นของเส้นประสาทต่อหน่วยเวลา กล่าวคือ ความถี่ของแรงกระตุ้นเส้นประสาท เรามาแสดงสิ่งนี้โดยใช้ตัวอย่างการสัมผัส หากมีคนสัมผัสมือคุณเบาๆ จะมีแรงกระตุ้นไฟฟ้าจำนวนหนึ่งปรากฏขึ้นในเส้นใยประสาท หากความดันเพิ่มขึ้น ขนาดของพัลส์จะยังคงเท่าเดิม แต่จำนวนพัลส์ต่อหน่วยเวลาจะเพิ่มขึ้น มันเหมือนกับวิธีอื่น ๆ โดยทั่วไป ยิ่งความเข้มมากเท่าใด ความถี่ของแรงกระตุ้นของเส้นประสาทก็จะยิ่งสูงขึ้น และการรับรู้ความรุนแรงของสิ่งเร้าก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ความเข้มข้นของการกระตุ้นสามารถเข้ารหัสได้ด้วยวิธีอื่น หนึ่งในนั้นคือการเข้ารหัสความรุนแรงในรูปแบบของรูปแบบแรงกระตุ้นชั่วคราว ที่ความเข้มต่ำ กระแสประสาทจะตามมาค่อนข้างน้อย และช่วงเวลาระหว่างแรงกระตุ้นที่อยู่ติดกันจะแปรผัน ที่ความเข้มสูง ช่วงเวลานี้จะค่อนข้างคงที่ ความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งคือการเข้ารหัสความเข้มตามจำนวนเซลล์ประสาทที่ถูกกระตุ้น ยิ่งความเข้มข้นของการกระตุ้นมากเท่าใด เซลล์ประสาทก็จะยิ่งมีส่วนร่วมมากขึ้นเท่านั้น

การเข้ารหัสคุณภาพของสิ่งกระตุ้นมีความซับซ้อนมากขึ้น ด้วยความพยายามที่จะอธิบายกระบวนการนี้ I. Müller ในปี 1825 เสนอว่าสมองสามารถแยกแยะข้อมูลออกจากรูปแบบการรับความรู้สึกที่แตกต่างกันได้ เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่ามันเคลื่อนไปตามเส้นประสาทรับความรู้สึกที่แตกต่างกัน (เส้นประสาทบางเส้นส่งผ่านความรู้สึกทางการมองเห็น การได้ยินอื่น ๆ เป็นต้น) ดังนั้น หากเราไม่คำนึงถึงคำกล่าวของมุลเลอร์จำนวนหนึ่งเกี่ยวกับความไม่รู้ในโลกแห่งความเป็นจริง เราก็สามารถตกลงได้ว่าวิถีทางประสาทที่เริ่มต้นที่ตัวรับที่แตกต่างกันไปสิ้นสุดในพื้นที่ต่าง ๆ ของเปลือกสมอง ด้วยเหตุนี้ สมองจึงได้รับข้อมูลเกี่ยวกับพารามิเตอร์เชิงคุณภาพของสิ่งเร้า โดยอาศัยช่องทางประสาทที่เชื่อมต่อสมองและตัวรับ อย่างไรก็ตาม สมองสามารถแยกแยะระหว่างผลของวิธีการหนึ่งได้ ตัวอย่างเช่น เราแยกสีแดงจากสีเขียว หรือหวานจากเปรี้ยว เห็นได้ชัดว่าการเขียนโค้ดที่นี่มีความเกี่ยวข้องกับเซลล์ประสาทจำเพาะด้วย ตัวอย่างเช่น มีหลักฐานว่าคนเราแยกแยะความหวานจากรสเปรี้ยวเพียงเพราะรสชาติแต่ละประเภทมีเส้นใยประสาทของตัวเอง ดังนั้นเส้นใย "หวาน" ส่วนใหญ่จะส่งข้อมูลจากตัวรับรสหวาน เส้นใย "เปรี้ยว" - จากตัวรับรสเปรี้ยว และเช่นเดียวกันกับเส้นใย "เค็ม" และเส้นใย "ขม"

อย่างไรก็ตาม ความเฉพาะเจาะจงไม่ใช่หลักการเข้ารหัสเพียงอย่างเดียวที่เป็นไปได้ อาจเป็นไปได้ว่าระบบประสาทสัมผัสใช้รูปแบบเฉพาะของแรงกระตุ้นเส้นประสาทเพื่อเข้ารหัสข้อมูลที่มีคุณภาพ เส้นใยประสาทแต่ละเส้นที่ทำปฏิกิริยาสูงสุดกับขนมหวาน สามารถตอบสนองสิ่งเร้าประเภทอื่นๆ ได้ แต่ในระดับที่แตกต่างกันออกไป เส้นใยหนึ่งทำปฏิกิริยารุนแรงที่สุดต่อขนมหวาน อ่อนลงเมื่อขม และอ่อนลงเมื่อเค็ม เพื่อว่าสิ่งเร้าที่ "หวาน" จะกระตุ้นเส้นใยจำนวนมากด้วยระดับความตื่นเต้นที่แตกต่างกันไป จากนั้นรูปแบบของกิจกรรมประสาทนี้จะเป็นรหัสสำหรับความหวานในระบบ รูปแบบที่แตกต่างกันจะถูกส่งไปตามเส้นใยเป็นรหัสที่มีรสขม

อย่างไรก็ตาม ในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ เราสามารถพบความคิดเห็นที่ต่างออกไปได้ ตัวอย่างเช่น มีเหตุผลทุกประการที่จะยืนยันว่าพารามิเตอร์เชิงคุณภาพของสิ่งเร้าสามารถเข้ารหัสได้ผ่านรูปแบบของสัญญาณไฟฟ้าที่เข้าสู่สมอง เราพบปรากฏการณ์ที่คล้ายกันเมื่อเรารับรู้เสียงต่ำของเสียงหรือเสียงของเครื่องดนตรี หากรูปร่างของสัญญาณอยู่ใกล้กับไซนูซอยด์ เสียงต่ำก็น่าพึงพอใจสำหรับเรา แต่ถ้ารูปร่างแตกต่างจากไซนัสอยด์อย่างมีนัยสำคัญ เราก็จะรู้สึกไม่สอดคล้องกัน

ดังนั้นการสะท้อนของพารามิเตอร์เชิงคุณภาพของสิ่งเร้าในความรู้สึกจึงเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมากซึ่งธรรมชาติของสิ่งเร้ายังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเต็มที่

โดย: Atkinson R.L., Atkinson R.S., Smith E.E. และคณะ จิตวิทยาเบื้องต้น: ตำราเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย / Trans จากภาษาอังกฤษ ภายใต้. เอ็ด วี.พี. ซินเชนโก, - ม.: Trivola, 1999.

ความรู้สึกเชื่อมโยงบุคคลกับโลกภายนอกและเป็นทั้งแหล่งข้อมูลหลักเกี่ยวกับโลกภายนอกและเป็นเงื่อนไขหลักในการพัฒนาจิตใจ อย่างไรก็ตาม แม้ว่าบทบัญญัติเหล่านี้จะชัดเจน แต่ก็ยังถูกตั้งคำถามซ้ำแล้วซ้ำอีก ตัวแทนของกระแสอุดมคติในปรัชญาและจิตวิทยามักแสดงความคิดเห็นว่าแหล่งที่มาที่แท้จริงของกิจกรรมจิตสำนึกของเราไม่ใช่ความรู้สึก แต่เป็นสภาวะภายในของจิตสำนึก ความสามารถในการคิดอย่างมีเหตุผล มีอยู่ในธรรมชาติและเป็นอิสระจากการไหลเข้าของข้อมูลที่มาจาก โลกภายนอก มุมมองเหล่านี้เป็นพื้นฐานของปรัชญา เหตุผลนิยมแก่นแท้ของมันคือการยืนยันว่าจิตสำนึกและเหตุผลเป็นคุณสมบัติหลักที่อธิบายไม่ได้ของจิตวิญญาณมนุษย์

นักปรัชญาอุดมคติและนักจิตวิทยาจำนวนมากที่เป็นผู้สนับสนุนแนวคิดอุดมคตินิยม มักจะพยายามปฏิเสธจุดยืนที่ความรู้สึกของบุคคลเชื่อมโยงเขากับโลกภายนอก และเพื่อพิสูจน์จุดยืนที่ตรงกันข้ามและขัดแย้ง กล่าวคือ ความรู้สึกเป็นกำแพงที่ผ่านไม่ได้ซึ่งแยกบุคคลออกจากกัน จากโลกภายนอก ตำแหน่งที่คล้ายกันถูกเสนอโดยตัวแทนของอุดมคตินิยมส่วนตัว (D. Berkeley, D. Hume, E. Mach)

I. Müller หนึ่งในตัวแทนของกระแสทวินิยมในด้านจิตวิทยา ซึ่งมีพื้นฐานมาจากตำแหน่งลัทธิอุดมคตินิยมเชิงอัตวิสัยที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ได้กำหนดทฤษฎีของ "พลังงานจำเพาะของประสาทสัมผัส" ตามทฤษฎีนี้ อวัยวะรับสัมผัสแต่ละส่วน (ตา หู ผิวหนัง ลิ้น) ไม่ได้สะท้อนถึงอิทธิพลของโลกภายนอก ไม่ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการจริงที่เกิดขึ้นในสิ่งแวดล้อม แต่รับแรงกระแทกจากอิทธิพลภายนอกเท่านั้น กระตุ้นกระบวนการของตนเอง ตามทฤษฎีนี้ อวัยวะรับสัมผัสแต่ละอวัยวะมี "พลังงานเฉพาะ" ของตัวเอง ซึ่งตื่นเต้นกับอิทธิพลใดๆ ที่มาจากโลกภายนอก ดังนั้นจึงเพียงพอที่จะกดที่ดวงตาหรือใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อให้รู้สึกถึงแสง การกระตุ้นทางกลไกหรือทางไฟฟ้าของหูนั้นเพียงพอที่จะสร้างความรู้สึกของเสียงได้ จากบทบัญญัติเหล่านี้สรุปได้ว่าประสาทสัมผัสไม่ได้สะท้อนถึงอิทธิพลภายนอก แต่มีเพียงความรู้สึกตื่นเต้นเท่านั้นและบุคคลไม่ได้รับรู้ถึงอิทธิพลเชิงวัตถุของโลกภายนอก แต่เป็นเพียงสภาวะส่วนตัวของเขาเองซึ่งสะท้อนถึงกิจกรรมของประสาทสัมผัสของเขา

มุมมองที่คล้ายกันคือ G. Helmholtz ซึ่งไม่ได้ปฏิเสธความจริงที่ว่าความรู้สึกเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากอิทธิพลของวัตถุที่มีต่ออวัยวะรับสัมผัส แต่เชื่อว่าภาพทางจิตที่เกิดขึ้นจากอิทธิพลนี้ไม่มีอะไรใน ทั่วไปกับวัตถุจริง บนพื้นฐานนี้ เขาเรียกความรู้สึกว่า "สัญลักษณ์" หรือ "สัญญาณ" ของปรากฏการณ์ภายนอก โดยปฏิเสธที่จะรับรู้ว่าสิ่งเหล่านี้เป็นภาพหรือการสะท้อนของปรากฏการณ์เหล่านี้ เขาเชื่อว่าผลกระทบของวัตถุบางอย่างต่ออวัยวะรับความรู้สึกทำให้เกิด "สัญญาณ" หรือ "สัญลักษณ์" ของวัตถุที่มีอิทธิพลในจิตสำนึก แต่ไม่ใช่ภาพลักษณ์ของมัน “สำหรับรูปภาพนั้นจะต้องมีความคล้ายคลึงกับวัตถุที่ปรากฎ... เครื่องหมายไม่จำเป็นต้องมีความคล้ายคลึงกับสิ่งที่เป็นเครื่องหมาย”

เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าทั้งสองแนวทางนี้นำไปสู่ข้อความต่อไปนี้: บุคคลไม่สามารถรับรู้โลกแห่งวัตถุประสงค์ได้และความจริงเพียงอย่างเดียวคือกระบวนการส่วนตัวที่สะท้อนถึงกิจกรรมของประสาทสัมผัสของเขาซึ่งสร้าง "องค์ประกอบของโลกที่รับรู้ตามอัตวิสัย" ”

ข้อสรุปที่คล้ายกันเป็นพื้นฐานของทฤษฎี การละลาย(ตั้งแต่ lat. โซลัส -หนึ่ง, ไอเพส -เอง) ซึ่งรวมไปถึงความจริงที่ว่าบุคคลสามารถรู้จักตนเองได้เท่านั้นและไม่มีหลักฐานว่ามีสิ่งอื่นใดนอกจากตัวเขาเอง

ตัวแทนของโรงเรียนวัตถุนิยมซึ่งเชื่อว่าการสะท้อนโลกภายนอกเป็นไปได้นั้นมีจุดยืนตรงกันข้าม การศึกษาวิวัฒนาการของอวัยวะรับสัมผัสแสดงให้เห็นอย่างน่าเชื่อว่าในกระบวนการของการพัฒนาทางประวัติศาสตร์อันยาวนาน อวัยวะรับรู้พิเศษ (อวัยวะรับความรู้สึกหรือตัวรับ) ถูกสร้างขึ้นซึ่งมีความเชี่ยวชาญในการสะท้อนรูปแบบพิเศษของรูปแบบการเคลื่อนไหวของสสารที่มีอยู่อย่างเป็นกลาง (หรือประเภทของ พลังงาน): ตัวรับเสียงที่สะท้อนการสั่นสะเทือนของเสียง ตัวรับภาพที่สะท้อนช่วงการสั่นสะเทือนของแม่เหล็กไฟฟ้าบางช่วง ฯลฯ การศึกษาวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตแสดงให้เห็นว่า จริงๆ แล้ว เราไม่มี "พลังงานเฉพาะของอวัยวะรับสัมผัส" แต่เป็นอวัยวะเฉพาะที่สะท้อนพลังงานประเภทต่างๆ อย่างเป็นกลาง นอกจากนี้ ความเชี่ยวชาญพิเศษระดับสูงของอวัยวะรับสัมผัสต่างๆ ไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติโครงสร้างของส่วนต่อพ่วงของเครื่องวิเคราะห์ - ตัวรับเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความเชี่ยวชาญสูงสุดของเซลล์ประสาทที่ประกอบขึ้นเป็นอุปกรณ์ประสาทส่วนกลาง ซึ่งรับสัญญาณที่รับรู้โดย อวัยวะรับความรู้สึกส่วนปลาย

ควรสังเกตว่าความรู้สึกของมนุษย์เป็นผลจากพัฒนาการทางประวัติศาสตร์ ดังนั้น จึงมีความแตกต่างในเชิงคุณภาพจากความรู้สึกของสัตว์ ในสัตว์ พัฒนาการของความรู้สึกถูกจำกัดโดยสิ้นเชิงโดยความต้องการทางชีวภาพและสัญชาตญาณของพวกมัน ในสัตว์หลายชนิด ความรู้สึกบางประเภทนั้นน่าทึ่งในความละเอียดอ่อนของมัน แต่การสำแดงของความสามารถในการรับรู้ที่พัฒนาอย่างประณีตนี้ไม่สามารถเกินขีดจำกัดของวงกลมของวัตถุนั้นได้ และคุณสมบัติของมันที่มีความสำคัญโดยตรงที่สำคัญต่อสัตว์ในสายพันธุ์ที่กำหนด ตัวอย่างเช่น ผึ้งสามารถแยกแยะความเข้มข้นของน้ำตาลในสารละลายได้ละเอียดกว่าคนทั่วไปมาก แต่สิ่งนี้จะจำกัดความรู้สึกละเอียดอ่อนของรสชาติของมัน อีกตัวอย่างหนึ่ง: จิ้งจกที่ได้ยินเสียงแมลงคลานเล็กน้อยจะไม่ตอบสนองต่อเสียงเคาะหินบนหินที่ดังมาก แต่อย่างใด

ในมนุษย์ ความสามารถในการรู้สึกไม่ได้ถูกจำกัดด้วยความต้องการทางชีวภาพ แรงงานสร้างความต้องการที่หลากหลายในตัวเขามากกว่าในสัตว์อย่างไม่มีใครเทียบได้ และในกิจกรรมที่มุ่งตอบสนองความต้องการเหล่านี้ ความสามารถของมนุษย์ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง รวมถึงความสามารถในการรู้สึกด้วย ดังนั้นบุคคลจึงสามารถสัมผัสได้ถึงคุณสมบัติของวัตถุที่อยู่รอบตัวเขามากกว่าสัตว์

1 ส่วนนี้อิงจากบทต่างๆ จากหนังสือ: จิตวิทยา / เอ็ด. ศาสตราจารย์ เค.เอ็น. คอร์นิโลวา, ศาสตราจารย์. เอเอ สมีร์โนวา, ศาสตราจารย์. บี.เอ็ม. เทโปโลวา - เอ็ด ครั้งที่ 3 แก้ไขแล้ว และเพิ่มเติม - ม.: อุชเพ็ดกิซ, 2491.

หลักการส่งข้อมูลและการจัดระเบียบโครงสร้างของสมอง

วางแผน

การแนะนำ

หลักการส่งข้อมูลและการจัดระเบียบโครงสร้างของสมอง

การเชื่อมต่อในระบบประสาทอย่างง่าย

โครงข่ายประสาทเทียมที่ซับซ้อนและการทำงานของสมองที่สูงขึ้น

โครงสร้างของเรตินา

รูปแบบและการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาท

ร่างกายเซลล์ เดนไดรต์ แอกซอน

วิธีการระบุเซลล์ประสาทและติดตามการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาท องค์ประกอบที่ไม่ใช่ประสาทของสมอง

การจัดกลุ่มเซลล์ตามฟังก์ชัน

ชนิดย่อยและการทำงานของเซลล์

การบรรจบกันและความแตกต่างของการเชื่อมต่อ

วรรณกรรม

การแนะนำ

คำว่า "ประสาทชีววิทยา" และ "ประสาทวิทยาศาสตร์" ถูกนำมาใช้ในช่วงทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ 20 เมื่อ Stephen Kuffler ก่อตั้งแผนกแรกที่ Harvard Medical School ซึ่งมีเจ้าหน้าที่รวมถึงนักสรีรวิทยา นักกายวิภาคศาสตร์ และนักชีวเคมี พวกเขาทำงานร่วมกันเพื่อแก้ไขปัญหาการทำงานและการพัฒนาระบบประสาท และสำรวจกลไกระดับโมเลกุลของสมอง

ระบบประสาทส่วนกลางเป็นกลุ่มเซลล์ที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง ซึ่งรับข้อมูล วิเคราะห์ ประมวลผล และตัดสินใจอย่างต่อเนื่อง สมองยังสามารถริเริ่มและสร้างการหดตัวของกล้ามเนื้อที่ประสานกันและมีประสิทธิภาพสำหรับการเดิน การกลืน หรือร้องเพลง เพื่อควบคุมพฤติกรรมหลายๆ ด้านและควบคุมทั้งร่างกายทั้งทางตรงและทางอ้อม ระบบประสาทจึงมีเส้นการสื่อสารจำนวนมากที่มาจากเซลล์ประสาท (เซลล์ประสาท) เซลล์ประสาทเป็นหน่วยพื้นฐานหรือหน่วยการสร้างของสมอง

การเชื่อมต่อในระบบประสาทอย่างง่าย

เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการนำปฏิกิริยาตอบสนองแบบง่ายไปใช้สามารถตรวจสอบและวิเคราะห์โดยละเอียดได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อเอ็นข้อเข่าถูกกระแทกด้วยค้อนขนาดเล็ก กล้ามเนื้อและเส้นเอ็นของต้นขาจะถูกยืดออก และแรงกระตุ้นไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปตามเส้นใยประสาทรับความรู้สึกไปยังไขสันหลัง ซึ่งเป็นที่ที่เซลล์ยนต์เกิดความตื่นเต้น ทำให้เกิดแรงกระตุ้นและกระตุ้นการหดตัวของกล้ามเนื้อ ผลลัพธ์ที่ได้คือการเหยียดขาตรงข้อเข่า วงจรที่เรียบง่ายดังกล่าวมีความสำคัญมากในการควบคุมการหดตัวของกล้ามเนื้อที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของแขนขา ในการสะท้อนกลับแบบง่าย ๆ ซึ่งสิ่งเร้านำไปสู่ผลลัพธ์ที่เฉพาะเจาะจง บทบาทของสัญญาณและการโต้ตอบของเซลล์เพียงสองประเภทก็สามารถวิเคราะห์ได้สำเร็จ

โครงข่ายประสาทเทียมที่ซับซ้อนและการทำงานของสมองที่สูงขึ้น

การวิเคราะห์อันตรกิริยาของเซลล์ประสาทในวิถีที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับเซลล์ประสาทหลายล้านตัวนั้นยากกว่าการวิเคราะห์ปฏิกิริยาตอบสนองแบบธรรมดาอย่างมีนัยสำคัญ อีกครั้ง-

การให้ข้อมูลแก่สมองเพื่อการรับรู้เสียง สัมผัส กลิ่น หรือการมองเห็น จำเป็นต้องอาศัยการมีส่วนร่วมของเซลล์ประสาทต่อเซลล์ประสาทตามลำดับ เช่นเดียวกับเมื่อทำการเคลื่อนไหวโดยสมัครใจง่ายๆ ความท้าทายที่สำคัญในการวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ของเซลล์ประสาทและโครงสร้างเครือข่ายเกิดขึ้นจากการที่เซลล์ประสาทหนาแน่น ความซับซ้อนของการเชื่อมต่อระหว่างกัน และความหลากหลายของประเภทเซลล์ สมองมีโครงสร้างแตกต่างจากตับซึ่งประกอบด้วยเซลล์จำนวนใกล้เคียงกัน หากคุณค้นพบว่าส่วนใดส่วนหนึ่งของตับทำงานอย่างไร แสดงว่าคุณมีความรู้เกี่ยวกับตับโดยรวมมากพอสมควร อย่างไรก็ตาม การรู้เกี่ยวกับสมองน้อยไม่ได้บอกอะไรคุณเกี่ยวกับการทำงานของเรตินาหรือส่วนอื่นใดของระบบประสาทส่วนกลาง

แม้ว่าระบบประสาทจะมีความซับซ้อนอย่างมาก แต่ตอนนี้สามารถวิเคราะห์วิธีการต่างๆ ที่เซลล์ประสาทโต้ตอบระหว่างการรับรู้ได้ ตัวอย่างเช่น โดยการบันทึกกิจกรรมของเซลล์ประสาทตามเส้นทางจากตาไปยังสมอง มันเป็นไปได้ที่จะติดตามสัญญาณในเซลล์ที่ตอบสนองต่อแสงโดยเฉพาะเป็นอันดับแรก จากนั้นทีละขั้นตอนผ่านสวิตช์ต่อเนื่องไปยังจุดศูนย์กลางที่สูงขึ้นของ สมอง.

คุณลักษณะที่น่าสนใจของระบบการมองเห็นคือความสามารถในการแยกแยะภาพ สี และการเคลื่อนไหวที่ตัดกันในช่วงความเข้มของสีที่หลากหลาย ขณะที่คุณอ่านหน้านี้ สัญญาณภายในดวงตาจะทำให้ตัวอักษรสีดำโดดเด่นบนหน้ากระดาษสีขาวในห้องที่มีแสงสลัวๆ หรือในแสงแดดจ้า การเชื่อมต่อเฉพาะในสมองจะทำให้เกิดเป็นภาพเดียว แม้ว่าดวงตาทั้งสองข้างจะตั้งอยู่ก็ตาม แยกและสแกนพื้นที่ต่างๆ ของโลกภายนอก นอกจากนี้ยังมีกลไกที่รับประกันความสม่ำเสมอของภาพ (แม้ว่าสายตาของเราจะเคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลา) และให้ข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับระยะห่างจากหน้าเพจ

การเชื่อมต่อของเซลล์ประสาททำให้เกิดปรากฏการณ์ดังกล่าวได้อย่างไร? แม้ว่าเราจะยังไม่สามารถให้คำอธิบายที่ครบถ้วนได้ แต่ขณะนี้เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าคุณสมบัติของการมองเห็นเหล่านี้ถูกสื่อกลางโดยโครงข่ายประสาทเทียมอย่างง่ายในดวงตาและระยะการเปลี่ยนผ่านของสมองในระยะแรกๆ ได้อย่างไร แน่นอนว่ายังมีคำถามมากมายเกี่ยวกับความเชื่อมโยงระหว่างคุณสมบัติของเส้นประสาทและพฤติกรรม ดังนั้นเพื่อที่จะอ่านหน้าหนึ่ง คุณต้องรักษาตำแหน่งของร่างกาย ศีรษะ และมือไว้ นอกจากนี้ สมองต้องให้แน่ใจว่าลูกตาได้รับน้ำอย่างต่อเนื่อง การหายใจอย่างต่อเนื่อง และการทำงานอื่น ๆ ที่ไม่สมัครใจและควบคุมไม่ได้

การทำงานของเรตินาเป็นตัวอย่างที่ดีของหลักการพื้นฐานของระบบประสาท

ข้าว. 1.1. ทางเดินจากตาไปยังสมองผ่านเส้นประสาทตาและทางเดินตา

โครงสร้างของเรตินา

การวิเคราะห์โลกแห่งการมองเห็นขึ้นอยู่กับข้อมูลที่มาจากเรตินา ซึ่งเป็นขั้นตอนแรกของการประมวลผลที่เกิดขึ้น ซึ่งเป็นการกำหนดขอบเขตการรับรู้ของเรา ในรูป รูปที่ 1.1 แสดงเส้นทางจากดวงตาไปยังศูนย์กลางสมองด้านบน ภาพที่เข้าสู่เรตินาจะกลับด้าน แต่ในแง่อื่นๆ มันแสดงถึงการนำเสนอโลกภายนอกโดยสุจริต ภาพนี้ถูกส่งไปยังสมองของเราผ่านสัญญาณไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในเรตินาแล้วเดินทางไปตามเส้นประสาทตาได้อย่างไร?

รูปแบบและการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาท

ในรูป รูปที่ 1.2 แสดงเซลล์ประเภทต่างๆ และตำแหน่งของเซลล์ในเรตินา แสงที่เข้าสู่ดวงตาจะผ่านชั้นของเซลล์โปร่งใสและไปถึงเซลล์รับแสง สัญญาณที่ส่งจากดวงตาไปตามเส้นใยของเส้นประสาทตาเป็นเพียงสัญญาณข้อมูลเดียวที่ใช้อ้างอิงการมองเห็นของเรา

โครงการส่งข้อมูลผ่านเรตินา (รูปที่ 1.2A) ถูกเสนอโดย Santiago Ramon y Cahal1) เมื่อปลายศตวรรษที่ 19 เขาเป็นหนึ่งในนักวิจัยที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเกี่ยวกับระบบประสาทและทำการทดลองกับสัตว์หลากหลายชนิด เขาสรุปสาระสำคัญว่ารูปร่างและการจัดเรียงของเซลล์ประสาท รวมถึงบริเวณต้นกำเนิดและเป้าหมายสุดท้ายของสัญญาณประสาทในเครือข่าย ให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับการทำงานของระบบประสาท

ในรูป รูปที่ 1.2 แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเซลล์ในเรตินา เช่นเดียวกับส่วนอื่นๆ ของระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) มีการรวมตัวกันหนาแน่นมาก ในตอนแรก นักสัณฐานวิทยาต้องฉีกเนื้อเยื่อประสาทเพื่อดูเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ เทคนิคที่ทำให้เซลล์ประสาททั้งเซลล์เปื้อนนั้นแทบจะไม่มีประโยชน์ในการตรวจสอบรูปร่างและการเชื่อมต่อของเซลล์ เนื่องจากโครงสร้างเช่นเรตินาปรากฏเป็นแผ่นสีเข้มของเซลล์และกระบวนการที่พันกัน ไมโครกราฟอิเล็กตรอนในรูป รูปที่ 1.3 แสดงให้เห็นว่าพื้นที่นอกเซลล์รอบเซลล์ประสาทและเซลล์รองรับมีความกว้างเพียง 25 นาโนเมตร ภาพวาดส่วนใหญ่ของรามอน อี กาฮาลใช้วิธีย้อมสีกอลกี ซึ่งทำให้เกิดรอยเปื้อนโดยกลไกที่ไม่ทราบสาเหตุ มีเพียงเซลล์ประสาทแบบสุ่มเพียงไม่กี่ตัวจากประชากรทั้งหมด แต่เซลล์ประสาทไม่กี่เซลล์เหล่านี้มีรอยเปื้อนอย่างสมบูรณ์

ข้าว. 1.2. โครงสร้างและการเชื่อมต่อของเซลล์ในเรตินาของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (A) แผนผังทิศทางของสัญญาณจากตัวรับไปยังเส้นประสาทตาตาม Ramon y Cajal (B) การกระจายของ Ramon y Cajal ขององค์ประกอบเซลล์จอประสาทตา (C) ภาพวาดของแท่งและกรวยของเรตินาของมนุษย์

ข้าว. 1.3. การอัดแน่นของเซลล์ประสาทในเรตินาของลิง มีป้ายกำกับว่าแท่งหนึ่งอัน (R) และกรวยหนึ่งอัน (C)

โครงการในรูป รูปที่ 1.2 แสดงหลักการจัดเรียงเซลล์ประสาทในเรตินาอย่างเป็นระเบียบ แยกแยะได้ง่ายระหว่างเซลล์รับแสง เซลล์ไบโพลาร์ และเซลล์ปมประสาท ทิศทางของการส่งผ่านคือจากอินพุตไปยังเอาต์พุต จากเซลล์รับแสงไปจนถึงเซลล์ปมประสาท นอกจากนี้ เซลล์อีกสองประเภท ได้แก่ เซลล์แนวนอนและอะมาครีน ยังก่อให้เกิดการเชื่อมต่อที่เชื่อมโยงเส้นทางที่แตกต่างกัน เป้าหมายประการหนึ่งของประสาทชีววิทยาที่มีอยู่ในภาพวาดของ Ramon y Cajal คือความปรารถนาที่จะเข้าใจว่าแต่ละเซลล์มีส่วนร่วมในการสร้างภาพของโลกที่เราสังเกตเห็นอย่างไร.

ร่างกายเซลล์ เดนไดรต์ แอกซอน

ปมประสาทเซลล์ที่แสดงในรูปที่. 1.4 แสดงลักษณะโครงสร้างของเซลล์ประสาทที่มีอยู่ในเซลล์ประสาททั้งหมดของระบบประสาทส่วนกลางและระบบประสาทส่วนปลาย ร่างกายเซลล์ประกอบด้วยนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ในเซลล์อื่นๆ ที่พบได้ทั่วไปในทุกเซลล์ ส่วนต่อยาวที่ออกจากตัวเซลล์และเชื่อมต่อกับเซลล์เป้าหมายเรียกว่าแอกซอน คำว่าเดนไดรต์ ตัวเซลล์ และแอกซอนใช้กับกระบวนการที่เส้นใยที่เข้ามาสร้างจุดสัมผัสซึ่งทำหน้าที่เป็นสถานีรับการกระตุ้นหรือการยับยั้ง นอกจากปมประสาทเซลล์แล้ว ในรูป รูปที่ 1.4 แสดงเซลล์ประสาทประเภทอื่น คำที่ใช้อธิบายโครงสร้างของเซลล์ประสาท โดยเฉพาะเดนไดรต์ ค่อนข้างขัดแย้งกัน แต่ก็ยังสะดวกและใช้กันอย่างแพร่หลาย

เซลล์ประสาทบางชนิดไม่สอดคล้องกับโครงสร้างเซลล์อย่างง่ายที่แสดงในรูปที่ 1 1.4. เซลล์ประสาทบางชนิดไม่มีแอกซอน ส่วนบางแอกซอนก็มีแอกซอนที่ทำให้เกิดการเชื่อมต่อกัน มีเซลล์บางเซลล์ที่เดนไดรต์สามารถนำแรงกระตุ้นและสร้างการเชื่อมต่อกับเซลล์เป้าหมายได้ แม้ว่าเซลล์ปมประสาทจะเป็นไปตามพิมพ์เขียวของเซลล์ประสาทมาตรฐานที่มีเดนไดรต์ ตัวเซลล์ และแอกซอน แต่เซลล์อื่นๆ ก็ไม่เป็นไปตามมาตรฐานนี้ ตัวอย่างเช่น เซลล์รับแสง (รูปที่ 1.2C) ไม่มีเดนไดรต์ที่ชัดเจน กิจกรรมของเซลล์รับแสงไม่ได้เกิดจากเซลล์ประสาทอื่น แต่ถูกกระตุ้นโดยสิ่งเร้าภายนอก เช่น แสงสว่าง ข้อยกเว้นอีกประการหนึ่งในเรตินาคือการไม่มีแอกซอนของตัวรับแสง

วิธีการระบุเซลล์ประสาทและติดตามการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาท

แม้ว่าเทคนิค Golgi ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่วิธีการใหม่ ๆ มากมายได้อำนวยความสะดวกในการระบุการทำงานของเซลล์ประสาทและการเชื่อมต่อซินแนปติก โมเลกุลที่เปื้อนเซลล์ประสาททั้งหมดสามารถถูกฉีดผ่านไมโครปิเปต ซึ่งจะบันทึกสัญญาณไฟฟ้าไปพร้อมๆ กัน เครื่องหมายเรืองแสง เช่น สีเหลืองลูซิเฟอร์เผยให้เห็นกระบวนการที่ดีที่สุดในเซลล์ที่มีชีวิต เครื่องหมายภายในเซลล์ เช่น เอนไซม์มะรุมเปอร์ออกซิเดส (HRP) หรือไบโอไซตินสามารถนำมาใช้ได้ เมื่อแก้ไขแล้วจะเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาแน่นสูงหรือเรืองแสงสว่างจ้าภายใต้แสงฟลูออเรสเซนต์ เซลล์ประสาทสามารถย้อมด้วยมะรุมเปอร์ออกซิเดสและการใช้งานนอกเซลล์ เอนไซม์จะถูกจับและขนส่งเข้าสู่ร่างกายของเซลล์ สีย้อมคาร์โบไซยานิกเรืองแสงเมื่อสัมผัสกับเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท จะละลายและกระจายไปทั่วพื้นผิวของเซลล์

ข้าว. 1.4. รูปร่างและขนาดของเซลล์ประสาท

ข้าว. 1.5. กลุ่มของเซลล์ไบโพลาร์ที่ย้อมด้วยแอนติบอดีสำหรับเอนไซม์ฟอสโฟไคเนสซี เฉพาะเซลล์ที่มีเอนไซม์ย้อมเท่านั้น

เทคนิคเหล่านี้มีความสำคัญมากในการติดตามการผ่านของแอกซอนจากระบบประสาทส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่ง

แอนติบอดีถูกใช้เพื่อระบุลักษณะเฉพาะของเซลล์ประสาท เดนไดรต์ และไซแนปส์โดยการเลือกติดฉลากส่วนประกอบภายในเซลล์หรือเมมเบรน แอนติบอดีถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในการติดตามการย้ายถิ่นและความแตกต่างของเซลล์ประสาทในระหว่างการสร้างเซลล์ต้นกำเนิด วิธีการเพิ่มเติมในการจำแนกลักษณะของเซลล์ประสาทคือการผสมพันธุ์ ในแหล่งกำเนิด:โพรบที่มีป้ายกำกับโดยเฉพาะจะติดป้าย mRNA ของเซลล์ประสาทที่เข้ารหัสการสังเคราะห์ช่องสัญญาณ ตัวรับ เครื่องส่ง หรือองค์ประกอบทางโครงสร้าง

องค์ประกอบที่ไม่ใช่ประสาทของสมอง

เกลียลเซลล์ ต่างจากเซลล์ประสาทตรงที่ไม่มีแอกซอนหรือเดนไดรต์ และไม่เชื่อมต่อโดยตรงกับเซลล์ประสาท มีเซลล์เกลียจำนวนมากในระบบประสาท พวกมันทำหน้าที่ต่าง ๆ มากมายที่เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณ ตัวอย่างเช่น แอกซอนของเซลล์ปมประสาทจอประสาทตาซึ่งประกอบเป็นเส้นประสาทตานำกระแสกระตุ้นอย่างรวดเร็วมาก เนื่องจากพวกมันถูกล้อมรอบด้วยเปลือกไขมันที่เป็นฉนวนที่เรียกว่าไมอีลิน ไมอีลินถูกสร้างขึ้นโดยเซลล์เกลียที่พันรอบแอกซอนระหว่างการพัฒนาออนโทเจเนติกส์ เซลล์เกลียในเรตินาเรียกว่าเซลล์มุลเลอร์

การจัดกลุ่มเซลล์ตามฟังก์ชัน

คุณสมบัติที่โดดเด่นของเรตินาคือการจัดเรียงเซลล์ตามการทำงาน ตัวเซลล์ของเซลล์รับแสง เซลล์แนวนอน เซลล์ไบโพลาร์ เซลล์อะมาครีน และเซลล์ปมประสาท ถูกจัดเรียงเป็นชั้นๆ ที่แตกต่างกัน มีการสังเกตการแบ่งชั้นที่คล้ายกันทั่วทั้งสมอง ตัวอย่างเช่น โครงสร้างที่เส้นใยประสาทตาไปสิ้นสุด (ร่างกายที่มีอุ้งเชิงกรานด้านข้าง) ประกอบด้วยเซลล์ 6 ชั้น ซึ่งแยกแยะได้ง่ายแม้ด้วยตาเปล่า ในหลายพื้นที่ของระบบประสาท เซลล์ที่มีหน้าที่คล้ายกันจะถูกจัดกลุ่มเป็นโครงสร้างทรงกลมที่เรียกว่านิวเคลียส (เพื่อไม่ให้สับสนกับนิวเคลียสของเซลล์) หรือปมประสาท (เพื่อไม่ให้สับสนกับเซลล์ปมประสาทจอประสาทตา)

ชนิดย่อยและการทำงานของเซลล์

ปมประสาท เซลล์แนวนอน เซลล์สองขั้ว และอะมาครีนมีหลายประเภทที่แตกต่างกัน โดยแต่ละประเภทมีลักษณะทางสัณฐานวิทยา ความจำเพาะของเครื่องส่งสัญญาณ และคุณสมบัติทางสรีรวิทยา ตัวอย่างเช่น เซลล์รับแสงถูกแบ่งออกเป็นสองประเภทที่สามารถแยกแยะได้ง่าย - เซลล์รูปแท่งและเซลล์รูปกรวย - ซึ่งทำหน้าที่ต่างกัน แท่งยาวมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงแสงเพียงเล็กน้อย ขณะที่คุณอ่านหน้านี้ แสงโดยรอบสว่างเกินไปสำหรับด้ามสแกน ซึ่งจะทำงานเฉพาะในที่มีแสงน้อยหลังจากอยู่ในความมืดเป็นเวลานานเท่านั้น โคนตอบสนองต่อสิ่งเร้าทางการมองเห็นในที่มีแสงสว่างจ้า ยิ่งไปกว่านั้น กรวยยังถูกจำแนกเพิ่มเติมอีกเป็นชนิดย่อยของตัวรับแสงที่ไวต่อแสงสีแดง เขียว หรือสีน้ำเงิน เซลล์อะมาครีนเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของความหลากหลายของเซลล์ โดยสามารถแยกแยะได้มากกว่า 20 ชนิดตามเกณฑ์ทางโครงสร้างและสรีรวิทยา

จอประสาทตาจึงแสดงให้เห็นถึงปัญหาที่ลึกที่สุดของชีววิทยาทางระบบประสาทสมัยใหม่ ไม่มีใครรู้ว่าเหตุใดจึงจำเป็นต้องมีเซลล์อะมาไครนหลายประเภท และเซลล์แต่ละประเภทมีหน้าที่แตกต่างกันอย่างไร เป็นเรื่องน่าเศร้าที่ตระหนักว่าการทำงานของเซลล์ประสาทส่วนใหญ่ในระบบประสาทส่วนกลาง อุปกรณ์ต่อพ่วง และอวัยวะภายในนั้นยังไม่ทราบแน่ชัด ในเวลาเดียวกัน ความไม่รู้นี้ชี้ให้เห็นว่าหลักการพื้นฐานหลายประการของสมองหุ่นยนต์ยังไม่เป็นที่เข้าใจ

การบรรจบกันและความแตกต่างของการเชื่อมต่อ

ตัวอย่างเช่น มีจำนวนเซลล์ที่เกี่ยวข้องลดลงอย่างมากตามเส้นทางจากตัวรับไปยังเซลล์ปมประสาท ผลลัพธ์ของตัวรับมากกว่า 100 ล้านตัวมาบรรจบกันที่เซลล์ปมประสาท 1 ล้านเซลล์ ซึ่งเป็นแอกซอนที่ประกอบเป็นเส้นประสาทตา ดังนั้น เซลล์ปมประสาทจำนวนมาก (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด) จึงได้รับข้อมูลจากเซลล์รับแสงจำนวนมาก (การบรรจบกัน) ผ่านทางเซลล์ระหว่างคาลารี ในทางกลับกัน เซลล์ปมประสาทหนึ่งเซลล์จะแตกแขนงอย่างเข้มข้นและไปสิ้นสุดที่เซลล์เป้าหมายหลายเซลล์

นอกจากนี้ ลูกศรควรชี้ออกไปด้านนอกซึ่งต่างจากแผนภาพแบบง่ายเพื่อระบุปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ในชั้นเดียวกัน (การเชื่อมต่อด้านข้าง) และแม้แต่ในทิศทางตรงกันข้าม - ตัวอย่างเช่น กลับจากเซลล์แนวนอนไปยังเซลล์รับแสง (การเชื่อมต่อซึ่งกันและกัน) อิทธิพลของการลู่เข้า การลู่ออก ด้านข้าง และการเกิดขึ้นซ้ำเป็นคุณสมบัติคงที่ของวิถีประสาทส่วนใหญ่ตลอดทั้งระบบประสาท ดังนั้นการประมวลผลสัญญาณแบบทีละขั้นตอนอย่างง่ายจึงมีความซับซ้อนโดยการโต้ตอบแบบขนานและแบบย้อนกลับ

ชีววิทยาระดับเซลล์และโมเลกุลของเซลล์ประสาท

เช่นเดียวกับเซลล์ประเภทอื่นๆ ในร่างกาย เซลล์ประสาทมีกลไกของเซลล์ของกิจกรรมการเผาผลาญและการสังเคราะห์โปรตีนของเมมเบรนอย่างสมบูรณ์ (เช่น โปรตีนและตัวรับช่องไอออน) นอกจากนี้ โปรตีนของช่องไอออนและตัวรับจะถูกส่งไปยังตำแหน่งเฉพาะในเยื่อหุ้มเซลล์โดยตรง ช่องเฉพาะของโซเดียมหรือโพแทสเซียมจะอยู่บนเมมเบรนของแอกซอนเซลล์ปมประสาทในกลุ่มที่แยกจากกัน (กระจุก) ช่องทางเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการริเริ่มและการดำเนินการของ PD

ส่วนปลายพรีไซแนปติกเกิดขึ้นจากกระบวนการของเซลล์รับแสง เซลล์ไบโพลาร์ และเซลล์ประสาทอื่นๆ มีช่องเฉพาะในเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งแคลเซียมไอออนสามารถผ่านไปได้ การเข้ามาของแคลเซียมจะกระตุ้นให้มีการปล่อยตัวส่งสัญญาณ เซลล์ประสาทแต่ละประเภทสังเคราะห์ จัดเก็บ และปล่อยตัวส่งสัญญาณเฉพาะประเภทหนึ่ง ต่างจากโปรตีนเมมเบรนอื่นๆ ตรงที่ตัวรับของสารสื่อประสาทจำเพาะนั้นอยู่ในตำแหน่งที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำ นั่นคือเยื่อโพสซินแนปติก ในบรรดาโปรตีนเมมเบรนโปรตีนปั๊มหรือโปรตีนการขนส่งเป็นที่รู้จักกันว่ามีบทบาทในการรักษาความคงที่ของเนื้อหาภายในเซลล์

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเซลล์ประสาทและเซลล์ประเภทอื่นๆ ในร่างกายคือการมีแอกซอนยาว เนื่องจากแอกซอนไม่มี "ครัว" ทางชีวเคมีสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน โมเลกุลที่จำเป็นทั้งหมดจึงต้องถูกขนส่งไปยังส่วนปลายโดยกระบวนการที่เรียกว่าการขนส่งแอกซอน ซึ่งมักจะเดินทางในระยะทางที่ไกลมาก โมเลกุลทั้งหมดที่จำเป็นในการรักษาโครงสร้างและการทำงาน เช่นเดียวกับโมเลกุลของช่องเยื่อหุ้มเซลล์ จะเดินทางออกจากตัวเซลล์ผ่านเส้นทางนี้ ในทำนองเดียวกัน โมเลกุลที่เยื่อหุ้มส่วนปลายจับจะเดินทางกลับไปยังตัวเซลล์โดยใช้การขนส่งแบบแอกซอน

เซลล์ประสาทยังแตกต่างจากเซลล์ส่วนใหญ่ตรงที่พวกมันไม่สามารถแบ่งตัวได้ โดยมีข้อยกเว้นบางประการ ซึ่งหมายความว่าในสัตว์ที่โตเต็มวัย เซลล์ประสาทที่ตายแล้วไม่สามารถถูกแทนที่ได้

การควบคุมการพัฒนาระบบประสาท

การจัดระเบียบโครงสร้างในระดับสูง เช่น จอประสาทตาทำให้เกิดปัญหาใหม่ หากสมองของมนุษย์เป็นสิ่งจำเป็นในการสร้างคอมพิวเตอร์ ก็ไม่มีใครควบคุมสมองในขณะที่สมองพัฒนาและเชื่อมโยงกัน ยังคงเป็นปริศนาว่าการ “ประกอบ” ส่วนต่างๆ ของสมองอย่างถูกต้องทำให้เกิดลักษณะเฉพาะของสมองได้อย่างไร

ในเรตินาที่เจริญเต็มที่ เซลล์แต่ละประเภทจะอยู่ในชั้นหรือชั้นย่อยที่สอดคล้องกัน และก่อให้เกิดการเชื่อมต่อที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดกับเซลล์เป้าหมายที่เกี่ยวข้อง อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการทำงานที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น สำหรับการพัฒนาปมประสาทปกติ เซลล์ต้นกำเนิดจะต้องแบ่ง ย้ายไปยังตำแหน่งเฉพาะ แยกความแตกต่างออกเป็นรูปร่างเฉพาะ และสร้างการเชื่อมต่อไซแนปติกเฉพาะ

แอกซอนของเซลล์นี้จะต้องค้นหาชั้นของเซลล์เป้าหมายบางชั้นในจุดเชื่อมต่อถัดไปของซินแนปติกสวิตชิ่งผ่านระยะห่างพอสมควร (เส้นประสาทตา) กระบวนการที่คล้ายกันเกิดขึ้นในทุกส่วนของระบบประสาท ส่งผลให้เกิดโครงสร้างที่ซับซ้อนและมีหน้าที่เฉพาะ

การศึกษากลไกการก่อตัวของโครงสร้างที่ซับซ้อนเช่นเรตินาเป็นหนึ่งในปัญหาสำคัญของชีววิทยาระบบประสาทสมัยใหม่ การทำความเข้าใจว่าการเชื่อมต่อที่ซับซ้อนของเซลล์ประสาทเกิดขึ้นได้อย่างไรในระหว่างการพัฒนาส่วนบุคคล (การสร้างเซลล์ต้นกำเนิด) สามารถช่วยอธิบายคุณสมบัติและต้นกำเนิดของความผิดปกติของสมองจากการทำงานได้ โมเลกุลบางชนิดอาจมีบทบาทสำคัญในการสร้างความแตกต่างของเส้นประสาท การเจริญเติบโต การโยกย้าย การสร้างไซแนปส์ และการอยู่รอด ปัจจุบันมีการอธิบายโมเลกุลดังกล่าวบ่อยขึ้นเรื่อยๆ เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าสัญญาณไฟฟ้าควบคุมสัญญาณโมเลกุลที่กระตุ้นการเติบโตของแอกซอนและการสร้างการเชื่อมต่อ กิจกรรมมีบทบาทในการสร้างรูปแบบการเชื่อมโยง

วิธีการทางพันธุกรรมช่วยให้สามารถระบุยีนที่ควบคุมความแตกต่างของอวัยวะทั้งหมด เช่น ดวงตาโดยรวม Hering และเพื่อนร่วมงานศึกษาการแสดงออกของยีน ตาบอดในแมลงวันผลไม้ แมลงหวี่ซึ่งควบคุมพัฒนาการของดวงตา การนำยีนนี้ออกจากจีโนมจะทำให้ดวงตาไม่พัฒนา ยีนที่คล้ายคลึงกันในหนูและมนุษย์ (เรียกว่า ตาเล็กและ อะนิริเดีย)มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน ถ้าเป็นยีนที่คล้ายคลึงกัน ตาบอดสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมถูกผสมเทียมและแสดงออกในแมลงวัน จากนั้นสัตว์ชนิดนี้ก็จะพัฒนาดวงตาเพิ่มเติม (ที่มีโครงสร้างเหมือนแมลงวัน) บนหนวด ปีก และขา นี่แสดงให้เห็นว่ายีนนี้ควบคุมการสร้างดวงตาในลักษณะเดียวกันในแมลงวันหรือหนู แม้ว่าจะมีโครงสร้างและคุณสมบัติของดวงตาของแมลงและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงก็ตาม

การสร้างระบบประสาทใหม่หลังการบาดเจ็บ

ระบบประสาทไม่เพียงแต่สร้างการเชื่อมต่อในระหว่างการพัฒนาเท่านั้น แต่ยังซ่อมแซมการเชื่อมต่อบางส่วนหลังจากเกิดความเสียหายได้ (คอมพิวเตอร์ของคุณไม่สามารถทำได้) ตัวอย่างเช่น แอกซอนในมือสามารถงอกหลังจากได้รับบาดเจ็บและสร้างการเชื่อมต่อ มือสามารถขยับและสัมผัสได้อีกครั้ง ในทำนองเดียวกัน ในกบ ปลา หรือสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง หลังจากถูกทำลายในระบบประสาท จะสังเกตเห็นการฟื้นฟูแอกซอนและการฟื้นฟูการทำงาน หลังจากตัดเส้นประสาทตาในกบหรือปลา เส้นใยจะงอกขึ้นมาใหม่และสัตว์จะมองเห็นได้ อย่างไรก็ตามความสามารถนี้ไม่มีอยู่ในระบบประสาทส่วนกลางของสัตว์มีกระดูกสันหลังที่โตเต็มวัย - ไม่มีการฟื้นฟูในพวกมัน ยังไม่ทราบสัญญาณระดับโมเลกุลที่ขัดขวางการงอกใหม่และความสำคัญทางชีวภาพต่อการทำงานของระบบประสาท

ข้อสรุป

∙ เซลล์ประสาทเชื่อมต่อถึงกันในลักษณะที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด

∙ ข้อมูลถูกส่งจากเซลล์หนึ่งไปอีกเซลล์หนึ่งผ่านไซแนปส์

∙ ในระบบที่ค่อนข้างเรียบง่าย เช่น จอตา คุณสามารถติดตามการเชื่อมต่อทั้งหมดและเข้าใจความหมายของสัญญาณระหว่างเซลล์ได้

∙ เซลล์ประสาทของสมองเป็นองค์ประกอบสำคัญของการรับรู้

∙ สัญญาณในเซลล์ประสาทมีลักษณะเหมารวมอย่างมากและเหมือนกันในสัตว์ทุกตัว

∙ ศักยภาพในการดำเนินการสามารถเดินทางระยะไกลได้โดยไม่สูญเสีย

∙ ศักยภาพแบบค่อยเป็นค่อยไปในท้องถิ่นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางไฟฟ้าแบบพาสซีฟของเซลล์ประสาท และแพร่กระจายในระยะทางสั้นๆ เท่านั้น

∙ โครงสร้างพิเศษของเซลล์ประสาทจำเป็นต้องมีกลไกเฉพาะสำหรับการขนส่งโปรตีนและออร์แกเนลตามแอกซอนเข้าและออกจากร่างกายของเซลล์

∙ ในระหว่างการพัฒนารายบุคคล เซลล์ประสาทจะย้ายไปยังตำแหน่งสุดท้ายและสร้างการเชื่อมต่อกับเป้าหมาย

∙ สัญญาณระดับโมเลกุลควบคุมการเติบโตของแอกซอน

อ้างอิง

Penrose R. จิตใจใหม่ของกษัตริย์ เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ การคิด และกฎฟิสิกส์

Gregory R.L. ตาอัจฉริยะ

Lekah V. A. กุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจสรีรวิทยา

Gamow G. , Ichas M. Mr. Tompkins ในตัวเขาเอง: การผจญภัยในชีววิทยาใหม่

Kozhedub R. G. เมมเบรนและการดัดแปลงโดยย่อในการสำแดงหลักการพื้นฐานของการทำงานของสมอง