🕹️ 💨 👲 Interaction électromagnétique des neurones 😌 🏆 📸

Bonjour chère communauté Geektimes! L'idée de l'interaction des neurones non seulement à travers les connexions physiques (synapses, efaps), mais aussi à travers les champs électriques, n'est pas nouvelle depuis longtemps, mais quelle est la nature et la signification de ces interactions?

Il n'y a pas beaucoup de recherches directes sur ce sujet, cela est dû au fait qu'un travail laborieux est nécessaire pour enregistrer les changements dans les neurones sous l'influence des champs électriques externes. Par exemple, une expérience menée par des neurophysiologues du California Institute of Technology (CA Anastassiou, R. Perin, H. Markram, C. Koch (2011) Communication éphaptique dans les neurones corticaux. - Nature Neuroscience [ Résumé ], [ PDF ]) a montré que les champs électriques extracellulaires générés par les neurones modifient les caractéristiques des potentiels d'action des autres neurones.

Malgré le fait qu'un neurone a de nombreux contacts avec ses voisins, son rayon d'action est limité par rapport à l'échelle du système nerveux dans son ensemble. Il devient difficile de comprendre comment la commutation des neurones se produit lors de la formation de simples réflexes conditionnés, car les distances entre les différentes représentations de réflexes particuliers peuvent atteindre des centaines de millimètres.

I.P. Pavlov explique le mécanisme de formation des réflexes conditionnés comme suit. Si deux foyers d'excitation surviennent dans le système nerveux central, alors le plus fort d'entre eux «attire» à lui-même l'excitation du moins fort. Si ce type d'interaction des foyers d'excitation forts et faibles est combiné plusieurs fois à plusieurs reprises, un réflexe conditionné peut se former.

La transmission de l'excitation dans le système nerveux s'accompagne toujours d'une modification des champs électromagnétiques. Il est naturel de supposer que la nature de l'attraction Pavlovsky a un caractère électromagnétique. Bien sûr, il existe des hypothèses selon lesquelles les neurones peuvent interagir à un certain niveau quantique, mais la nature et la nature de ces interactions ne sont pas claires, le développement de modèles quantiques devrait être reporté jusqu'à l'avènement des ordinateurs quantiques.

Si vous suivez les idées pavloviennes, chaque neurone activé doit déterminer dans quelle direction le foyer d'excitation le plus puissant existe et, par la suite, transmettre l'excitation dans la direction souhaitée. Un neurone peut se souvenir de cette direction et l'utiliser à l'avenir. Ici, un neurone est représenté comme un commutateur. Le réseau de ces commutateurs forme un arc réflexe, comme un circuit électrique qui peut se former, se renforcer, se reconstruire et s'effondrer. Bien sûr, les fonctions de l'additionneur sont stockées derrière le neurone, ce qui élargit les possibilités d'un tel système auto-organisé.

Pour tester l'hypothèse, j'ai développé un modèle dans lequel un neurone, comme un automate cellulaire, effectue ses calculs internes quel que soit le système, uniquement sur la base des informations collectées. Premièrement, lorsqu'un neurone est excité, sa variable q (charge) commence à changer avec une fréquence de 0,01 s en fonction d'un tableau de nombres donné caractérisant la loi de changement de charge à la surface de sa membrane. Seulement seize valeurs, après quoi le neurone pendant une courte période de temps ne répond pas à l'irritation.
Pour le démontrer, nous présentons quatre versions de la loi de changement de charge, différant principalement par la valeur du potentiel de trace négatif. On pense que les traces potentielles ne sont qu'une conséquence de la repolarisation d'un neurone. Dans mon travail sur les modèles, je suis arrivé à la conclusion que le potentiel de trace est important pour la communication neuronale.

Deuxièmement, après 0,05 s après l'activation, le neurone détermine la direction de transmission de l'excitation et la transmet. La façon la plus logique de déterminer le vecteur de direction est d'appliquer la loi de Coulomb, mais le micromonde des cellules n'est pas si simple et personne n'exclut la présence d'un organoïde dans un neurone capable d'amplifier les signaux d'autres neurones actifs. Par conséquent, dans la démonstration, nous présentons trois règles pour déterminer le vecteur de direction:

La première règle est la réalisation de la loi de Coulomb, le vecteur direction sera déterminé comme la somme des vecteurs d'interaction les uns avec les autres neurones actifs. Les vecteurs d'interaction sont le produit de la charge d'un neurone et d'un vecteur unitaire divisé par le carré de la distance entre les neurones. La deuxième règle est similaire, mais en tenant compte de la proportionnalité inverse de la distance. Et la troisième loi excluant la distance entre les neurones.
De plus, le signal est transmis à tous les neurones dans la direction d'un certain vecteur de direction, en tenant compte du rayon du neurone, son foyer, qui est de 90 degrés.

S'il n'y a pas de neurones dans la direction du vecteur, un nouveau neurone sera créé et l'excitation lui sera transmise. La création dynamique de neurones a ici une importance technique, ce qui rend le travail du modèle plus visuel, simplifie le calcul de son travail.

D'après les observations faites, on peut conclure que la loi de Coulomb est extrêmement inefficace, l'influence des neurones voisins se révèle être significativement plus forte que l'influence d'un autre site d'excitation plus actif. Par conséquent, l'attraction pavlovienne ne peut pas être expliquée par la simple interaction de particules chargées électriquement.
Lors de l'application de la règle avec une relation inversement proportionnelle et en combinaison avec un petit potentiel de trace négatif, il est déjà possible d'observer la formation d'un «cavalier» entre les deux centres d'excitation. Ces "cavaliers" académiciens I.P. Pavlov a expliqué la formation de réflexes conditionnés.
La formation de liaisons la plus stable est observée lors de l'utilisation de la règle sans tenir compte de la distance, bien que dans la nature la mise en œuvre d'une telle règle soit difficile.

Ce modèle démontre le principe possible de la formation de réflexes, à cet effet il a été délibérément simplifié. Avant d'expliquer des fonctions réflexes ou cognitives plus complexes, il est nécessaire de comprendre la nature du comportement des neurones et du système nerveux.
J'ai l'hypothèse que les microtubules jouent le rôle principal dans le travail fonctionnel d'un neurone, en tant que commutateur . Vraisemblablement, ils «grandissent» en direction d'autres cellules actives, sous l'influence des champs électromagnétiques créés par leur activité. Ainsi, des voies de transport se forment pour les protéines médiatrices créées au noyau de la cellule, qui sont ensuite réparties entre les synapses. De plus, la distribution est inégale, souvent certaines synapses sont laissées sans médiateur.

Je vous serais reconnaissant de m'aider à collecter des informations confirmant les idées exposées dans cet article et des critiques constructives.

Interaction électromagnétique des neurones

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