Interacción electromagnética de neuronas.
¡Hola, querida comunidad de Geektimes! La idea de la interacción de las neuronas no solo a través de conexiones físicas (sinapsis, efaps), sino también a través de campos eléctricos, no ha sido nueva durante mucho tiempo, pero ¿cuál es la naturaleza y el significado de estas interacciones?No hay mucha investigación directa sobre este tema, esto se debe al hecho de que se requiere un trabajo laborioso para registrar los cambios en las neuronas bajo la influencia de campos eléctricos externos. Por ejemplo, un experimento realizado por neurofisiólogos del Instituto de Tecnología de California (CA Anastassiou, R. Perin, H. Markram, C. Koch (2011) La comunicación efáptica en las neuronas corticales. - Nature Neuroscience [ Resumen ], [ PDF ]) mostró que Los campos eléctricos extracelulares generados por las neuronas alteran las características de los potenciales de acción de otras neuronas.A pesar de que una neurona tiene muchos contactos con sus vecinos, su radio de acción es limitado en comparación con la escala del sistema nervioso en su conjunto. No queda claro cómo se produce el cambio de neuronas durante la formación de reflejos condicionados simples, ya que las distancias entre diferentes representaciones de reflejos particulares pueden ser de hasta cientos de milímetros.I.P. Pavlov explica el mecanismo de formación de reflejos condicionados de la siguiente manera. Si surgen dos focos de excitación en el sistema nervioso central, entonces el más fuerte de ellos "atrae" hacia sí la excitación del menos fuerte. Si este tipo de interacción de los focos de excitación fuertes y débiles se combina varias veces varias veces, puede formarse un reflejo condicionado.
La transmisión de la excitación en el sistema nervioso siempre va acompañada de un cambio en los campos electromagnéticos. Es natural suponer que la naturaleza de la atracción Pavlovsky tiene un carácter electromagnético. Por supuesto, hay hipótesis de que las neuronas pueden interactuar en algún nivel cuántico, pero la naturaleza y naturaleza de estas interacciones no está clara, el desarrollo de modelos cuánticos debería posponerse hasta la llegada de las computadoras cuánticas.Si sigue las ideas pavlovianas, cada neurona activada debe determinar en qué dirección se encuentra el foco de excitación más poderoso y, posteriormente, transmitir la excitación en la dirección deseada. Una neurona puede recordar esta dirección y usarla en el futuro. Aquí, una neurona se representa como un conmutador. La red de tales interruptores forma un arco reflejo, como un circuito eléctrico que puede formar, fortalecer, reconstruir y colapsar. Por supuesto, las funciones del sumador se almacenan detrás de la neurona, lo que amplía las posibilidades de un sistema tan autoorganizado.Para probar la hipótesis, desarrollé un modelo en el que una neurona, como un autómata celular, realiza sus cálculos internos independientemente del sistema, solo en función de la información recopilada. Primero, cuando una neurona está excitada, su variable q (carga) comienza a cambiar con una frecuencia de 0.01 s dependiendo de un conjunto dado de números que caracterizan la ley de cambio de carga en la superficie de su membrana. Solo dieciséis valores, después de lo cual la neurona durante un corto período de tiempo no responde a la irritación.Para demostrarlo, presentamos cuatro versiones de la ley de cambio de carga, que difieren principalmente en el valor del potencial de rastreo negativo. Se cree que los potenciales trazas son solo una consecuencia de la repolarización de una neurona. En mi trabajo sobre modelos, llegué a la conclusión de que el potencial de rastreo es importante para la comunicación neuronal.
En segundo lugar, después de 0.05 s después de la activación, la neurona determina la dirección de transmisión de la excitación y la transmite. La forma más lógica de determinar el vector de dirección es aplicar la ley de Coulomb, pero el micromundo de las células no es tan simple y nadie excluye la presencia de un organoide en una neurona capaz de amplificar las señales de otras neuronas activas. Por lo tanto, en la demostración, presentamos tres reglas para determinar el vector de dirección:
La primera regla es la realización de la ley de Coulomb, el vector de dirección se determinará como la suma de los vectores de interacción entre sí neurona activa. Los vectores de interacción son el producto de la carga de una neurona y un vector unitario dividido por el cuadrado de la distancia entre las neuronas. La segunda regla es similar, pero teniendo en cuenta la proporcionalidad inversa de la distancia. Y la tercera ley excluye la distancia entre las neuronas.Además, la señal se transmite a todas las neuronas en la dirección de un determinado vector de dirección, teniendo en cuenta el radio de la neurona, su foco, que es de 90 grados.
Si no hay neuronas en la dirección del vector, se creará una nueva neurona y se le transmitirá la excitación. La creación dinámica de neuronas es de importancia técnica aquí, esto hace que el trabajo del modelo sea más visual, simplifica el cálculo de su trabajo.A partir de las observaciones realizadas, se puede concluir que la ley de Coulomb es extremadamente ineficaz, la influencia de las neuronas vecinas resulta ser significativamente más fuerte que la influencia de otro sitio de excitación más activo. En consecuencia, la atracción pavloviana no puede explicarse por la simple interacción de partículas cargadas eléctricamente.Al aplicar la regla con una relación inversamente proporcional y en combinación con un pequeño potencial de traza negativa, ya es posible observar la formación de un "puente" entre los dos centros de excitación. Dichos académicos "saltadores" I.P. Pavlov explicó la formación de reflejos condicionados.La formación de enlaces más estable se observa cuando se usa la regla sin tener en cuenta la distancia, aunque en la naturaleza la implementación de dicha regla es difícil.Este modelo demuestra el posible principio de la formación de reflejos, para este propósito se simplificó deliberadamente. Antes de explicar funciones reflejas o cognitivas más complejas, es necesario comprender la naturaleza del comportamiento de la neurona y el sistema nervioso.Tengo la hipótesis de que los microtúbulos desempeñan el papel principal en el trabajo funcional de una neurona, como conmutador . Presumiblemente, "crecen" en la dirección de otras células activas, bajo la influencia de los campos electromagnéticos creados por su actividad. Por lo tanto, se forman vías de transporte para las proteínas mediadoras creadas en el núcleo de la célula, que luego se distribuyen entre las sinapsis. Además, la distribución es desigual, a menudo algunas sinapsis se quedan sin un mediador.Le agradecería ayuda para recopilar información que confirme las ideas expuestas en este artículo y la crítica constructiva.Source: https://habr.com/ru/post/es387953/
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