🤲 🐸 ⚛️ Interaksi elektromagnetik neuron 🎁 🤽🏽 🚃

Halo komunitas Geektimes yang terhormat! Gagasan interaksi neuron tidak hanya melalui koneksi fisik (sinapsis, efaps), tetapi juga melalui medan listrik, bukan hal baru untuk waktu yang lama, tetapi apa sifat dan pentingnya interaksi ini?

Tidak ada banyak penelitian langsung tentang topik ini, hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kerja keras diperlukan untuk mendaftarkan perubahan pada neuron di bawah pengaruh medan listrik eksternal. Misalnya, percobaan yang dilakukan oleh neurofisiologis dari California Institute of Technology (CA Anastassiou, R. Perin, H. Markram, C. Koch (2011) Komunikasi Efaptik dalam neuron kortikal. - Nature Neuroscience [ Abstrak ], [ PDF ]) menunjukkan bahwa medan listrik ekstraseluler yang dihasilkan oleh neuron mengubah karakteristik potensial aksi neuron lain.

Terlepas dari kenyataan bahwa neuron memiliki banyak kontak dengan tetangganya, radius kerjanya terbatas dibandingkan dengan skala sistem saraf secara keseluruhan. Menjadi tidak jelas bagaimana peralihan neuron terjadi selama pembentukan refleks terkondisi sederhana, karena jarak antara representasi berbeda dari refleks tertentu dapat mencapai ratusan milimeter.

Saya Pavlov menjelaskan mekanisme pembentukan refleks terkondisi sebagai berikut. Jika dua fokus eksitasi muncul dalam sistem saraf pusat, maka semakin kuat dari mereka "menarik" ke dirinya sendiri eksitasi dari yang kurang kuat. Jika interaksi semacam ini dari fokus eksitasi yang kuat dan lemah digabungkan berulang kali beberapa kali, refleks terkondisi dapat terbentuk.

Transmisi eksitasi dalam sistem saraf selalu disertai dengan perubahan medan elektromagnetik. Wajar untuk menganggap bahwa sifat daya tarik Pavlovsky memiliki karakter elektromagnetik. Tentu saja, ada hipotesis bahwa neuron dapat berinteraksi pada tingkat kuantum tertentu, tetapi sifat dan sifat interaksi ini tidak jelas, pengembangan model kuantum harus ditunda sampai munculnya komputer kuantum.

Jika Anda mengikuti gagasan Pavlovian, maka setiap neuron yang diaktifkan harus menentukan ke arah mana ada fokus eksitasi yang paling kuat dan, kemudian, mengirimkan eksitasi ke arah yang diinginkan. Neuron dapat mengingat arah ini dan menggunakannya di masa depan. Di sini, neuron direpresentasikan sebagai komutator. Jaringan sakelar semacam itu membentuk busur refleks, seperti sirkuit listrik yang dapat membentuk, memperkuat, membangun kembali, dan runtuh. Tentu saja, fungsi penambah dipertahankan oleh neuron, yang memperluas kemungkinan sistem yang diatur sendiri.

Untuk menguji hipotesis, saya mengembangkan model di mana neuron, seperti otomat seluler, melakukan perhitungan internal terlepas dari sistem, hanya berdasarkan informasi yang dikumpulkan. Pertama, ketika neuron tereksitasi, variabel q-nya (muatan) mulai berubah dengan frekuensi 0,01 s, tergantung pada deretan angka yang diberikan yang menandai hukum perubahan muatan pada permukaan membrannya. Hanya enam belas nilai, setelah itu neuron untuk waktu singkat tidak menanggapi iritasi.
Untuk menunjukkan, kami menyajikan empat versi hukum perubahan biaya, terutama berbeda dalam nilai potensi jejak negatif. Dipercayai bahwa jejak potensial hanya merupakan konsekuensi dari repolarisasi neuron. Dalam pekerjaan saya pada model, saya sampai pada kesimpulan bahwa potensi jejak penting untuk komunikasi neuron.

Kedua, setelah 0,05 detik setelah aktivasi, neuron menentukan arah transmisi eksitasi dan mentransmisikannya. Cara paling logis untuk menentukan vektor arah adalah dengan menerapkan hukum Coulomb, tetapi microworld sel tidak begitu sederhana dan tidak ada yang mengecualikan keberadaan organoid dalam neuron yang mampu memperkuat sinyal dari neuron aktif lainnya. Oleh karena itu, dalam demonstrasi, kami menyajikan tiga aturan untuk menentukan vektor arah:

Aturan pertama adalah perwujudan dari hukum Coulomb, vektor arah akan ditentukan sebagai jumlah dari vektor interaksi dengan masing-masing neuron aktif lainnya. Vektor interaksi adalah produk dari muatan neuron dan vektor satuan dibagi dengan kuadrat jarak antara neuron. Aturan kedua serupa, tetapi dengan mempertimbangkan proporsionalitas terbalik dari jarak. Dan hukum ketiga tidak termasuk jarak antar neuron.
Selanjutnya, sinyal ditransmisikan ke semua neuron ke arah vektor arah tertentu, dengan mempertimbangkan radius neuron, fokusnya, yaitu 90 derajat.

Jika tidak ada neuron ke arah vektor, neuron baru akan dibuat dan eksitasi akan ditransmisikan ke sana. Penciptaan neuron dinamis adalah kepentingan teknis di sini, ini membuat model bekerja lebih visual, menyederhanakan perhitungan pekerjaannya.

Dari pengamatan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa hukum Coulomb sangat tidak efektif, pengaruh neuron tetangga ternyata jauh lebih kuat daripada pengaruh situs eksitasi lain yang lebih aktif. Akibatnya, daya tarik Pavlovian tidak dapat dijelaskan dengan interaksi sederhana dari partikel bermuatan listrik.
Ketika menerapkan aturan dengan hubungan proporsional terbalik dan dalam kombinasi dengan potensi jejak negatif kecil, sudah mungkin untuk mengamati pembentukan "pelompat" antara dua pusat eksitasi. Akademisi "jumper" I.P. Pavlov menjelaskan pembentukan refleks terkondisi.
Pembentukan obligasi yang paling stabil diamati ketika menggunakan aturan tanpa memperhitungkan jarak, meskipun pada dasarnya implementasi aturan seperti itu sulit.

Model ini menunjukkan prinsip kemungkinan pembentukan refleks, untuk tujuan ini sengaja disederhanakan. Sebelum menjelaskan fungsi refleks atau kognitif yang lebih kompleks, perlu dipahami sifat perilaku neuron dan sistem saraf.
Saya memiliki hipotesis bahwa mikrotubulus memainkan peran utama dalam pekerjaan fungsional neuron, sebagai komutator . Agaknya, mereka "tumbuh" ke arah sel-sel aktif lainnya, di bawah pengaruh medan elektromagnetik yang diciptakan oleh aktivitas mereka. Jadi, jalur transpor dibentuk untuk protein mediator yang dibuat pada nukleus sel, yang kemudian didistribusikan di antara sinapsis. Selain itu, distribusinya tidak merata, seringkali beberapa sinapsis dibiarkan tanpa mediator.

Saya akan berterima kasih atas bantuan dalam mengumpulkan informasi yang mengkonfirmasi ide-ide yang ditetapkan dalam artikel ini dan kritik yang membangun.

Interaksi elektromagnetik neuron

More articles: