http://remas.ru/ флексопечать флексопечать.
О компании Стоимость
компании
Стратегическое
планирование
Управление
стоимостью
Стоимостной
маркетинг
Стоимостное
мышление
Привлечение
инвестиций
 

Возбуждение нейрона

Надо сказать, что свойство нейрона возбуждаться в ответ на некоторый входной раздражитель не остается неизменным. Это следует иметь в виду даже при упрощенных модельных представлениях. В значительной степени эта пластичность нейрона определяется изменчивостью величины порога возбудимости. Существуют и другие причины, связанные, в частности, с механизмами синапсов, но они менее изучены. Максимальная частота переключения нейрона, которая для биологической нервной клетки оценивается величиной от 100 до 1000 гц ив сильной степени зависит от типа нейрона. Это очень низкая частота переключения, если сравнивать ее с обычными частотами переключения в технических системах обработки информации.

Итак, импульс возбуждения нейрона передается к последующим элементам системы. Это происходит в форме волны возбуждения, распространяющейся по аксону без затухания и с постоянной скоростью. Однако скорость постоянна для данного аксона и варьируется при переходе от нейрона к нейрону. Грубо говоря, она зависит от диаметра аксона.

Чем толще аксон, тем выше скорость распространения импульса возбуждения. В исследованных организмах эта скорость колеблется от 7 до 120 м/сек.

Чаще всего аксон имеет толщину, исчисляемую единицами микрон. Исключение составляют нервные волокна кальмара, образующие систему управления реактивным водометным двигателем, так как здесь требуется особенно высокая проводимость нервного волокна в момент сокращения мышц при выбросе струи. В связи с этим диаметр волокна в нервных сетях кальмара достигает 1 мм и более, что намного превосходит диаметр аксонов других известных организмов. В литературе имеются сведения, что у трехметрового кальмара-дозидикуса, обитающего у берегов Чили, толщина аксона фантастически велика – до 18 мм. Легко представить, насколько проще изучать структуру и функции нервного волокна на таких толстых аксонах. Можно осуществлять продольные и поперечные срезы, без особых трудностей вводить микроэлектроды в намеченные локальные области. Не удивительно, что кальмары заинтересовали и нейрофизиологов, далеких от проблем бионики моря. Успешные опыты физиологов-клиницистов с волокнами кальмаров дали основание британскому натуралисту Ф. Лейну сказать: «И кто знает, может быть есть уже сейчас люди, обязанные кальмару тем, что их нервная система находится в нормальном состоянии».

Кроме кальмара есть и другие водные организмы, обладающие крупными нервными волокнами. Так, по свидетельству журнала «Scientific American», к ним относится моллюск «морской заяц», диаметр нервных клеток которого до 1,5 мм. Часто для исследований пользуются достаточно крупными нейронами обычной улитки-прудовика. Некоторые нейрофизиологи считают очень удобным объектом исследований морского моллюска тритония (обитающего только у берегов острова Путятина), у которого диаметр нейронов более миллиметра.

Успешное исследование биологического нейрона в динамике оказалось возможным лишь при широком использовании аппаратуры и методов прямых электрических измерений. Дело в том, что нервное возбуждение всегда сопровождается возникновением электрического тока.

В спокойном состоянии поверхность нервной клетки несет некоторый электрический заряд. Наружная сторона поверхности мембраны заряжена положительно по отношению к внутренней. Разность потенциалов составляет от 0,05 до 0,1 в. Заряд сохраняет свою постоянную величину до тех пор, пока клетка находится в спокойном состоянии. При переходе клетки от спокойного состояния к возбужденному величина заряда изменится.

Физической основой создания и изменения электрического заряда поверхности клетки являются ионные процессы переноса активированных молекул натрия и калия через полупрозрачную для ионов мембрану. Электрические свойства поверхности мембраны аксона были исследованы в широко известной работе биологов A. JI. Ходжкина и А. Ф. Хаксли. Ее обобщением являются дифференциальные уравнения, называемые по имени авторов, описывающие возбуждение аксона нейрона и распространение этого возбуждения. Следует отметить, что система уравнений является довольно громоздкой, а ее решение требует трудоемких расчетов. Подробности, связанные с этим направлением моделирования нейронов, читатель найдет в специальной литературе. Целью этого раздела являлось рассмотрение одиночного нейрона. В заключение раздела следует подчеркнуть малую функциональную значимость одиночных нейронов в общей активности нервной системы. Об этом говорят многочисленные факты прямых и косвенных исследований – удаление части нейронов из функционирующего участка мозга, естественное отмирание нейронов организма, блокировка нервной ткани, теоретические исследования нейронных сетей и другие. Существует мнение о необходимости проводить нейрологический анализ на уровне нервной сети в целом. Наиболее ярко это нашло свое отражение в работах Н.Рашевского, который рассматривал функционирование центральной нервной системы с точки зрения геометрии связей многих нейронов, соединенных в единую нервную сеть. При этом, хотя каждый отдельный нейрон работает дискретно, по принципу «все или ничего», в большинстве случаев на воздействие отвечает не один, а сразу несколько нейронов, суммарная активность которых производит эффект, изменяющийся непрерывно с изменением воз действия. В связи с этим при рассмотрении суммарной активности нервной сети, как и суммарной активности локальной группы нейронов, предлагается использовать аппарат непрерывных функций вместо аппарата конечной математики, принятого сейчас в теоретической кибернетике для анализа сетей, состоящих из пороговых нейроноподобных элементов.


Предыдущая глава: Синапсы нейрона

Следующая глава: Модели синапсов нейрона


Содержание:

Очерки Бионики Моря
От автора
Освоение и использование гидросферы
Богатства мирового океана
Ресурсы океана
Организация производства под водой
Классы животных гидросферы
Подводные исследования глубин
Шельф мирового океана
Промышленное использование океана
Подводная агротехника растений
Использование и дрессировка животных
Освоение бионики океана
Прообраз бионической системы
Предмет бионики моря
Биологические исследования бионики
Структуры и системы бионики
Влияние элементов и структур бионических систем
Моделирование бионической системы
Задачи бионики моря
Использование бионики в технике
Биологические элементы системы – нейроны
Структура одиночного рецептора
Структурное формирование рецепторов
Основные функции рецептора
Различия рецепторов
Фоторецепторы глаз животных
Терморецепторы морских животных
Звукорецепторы слухового анализатора
Химорецепторы водных животных
Механизм звуковой локации
Структура и функции одиночного центрального нейрона
Синапсы нейрона
Возбуждение нейрона
Модели синапсов нейрона
Теории систем связи
Гидроакустический канал связи
Электромагнитный диапазон связи
Оптические системы связи
Электрорецепция электрических токов
Детекторы электромагнитного поля
Орган обоняния и вкуса
Механизм рецепции осязания
Гидронические волны
Гидроакустическая связь в океане
Акустическая сигнализация у морских животных
Виды локации животных
Механизм биолокатора дельфина
Слуховой анализатор китообразных
Излучатель импульсов дельфина
Эксперименты с дельфинами
Использование структур кибернетики
Системы управления событиями
Системы структурного представления
О системах с генетически заданной структурой управления
Структуры рефлекторной деятельности
Условные рефлексы и обучение
Моделирование условного рефлекса
Образование рефлексов животных
Нервная сеть различных организмов
Самоорганизация биологической системы
Исследование самоорганизации многоклеточных и одноклеточных
Задачи анализатора опознания
Системы параметров образов в пространстве
Статистические и вероятностные аспекты модели опознания
Решения задач опознания образов
Обучение бионических систем опознанию образов
Примеры обучаемых опознающих систем
Особенности опознания образов в бионике моря
Исследования поведения дельфина
Наблюдение за поведением животных
Основные аспекты поведения животных
Раздражения внешней среды
Результаты группового поведения
Форма симбиоза стаи рыб
Исследования подводных конструкций
Исследования бионических механизмов
Особенности конструкций животного
Сооружение скелета моллюсков
Конструктивные особенности строительства осьминогами
Гидродинамические аспекты бионики
Механизмы движения рыб и моллюсков
Гидроаэродинамика морских организмов
Описание аэродинамических и гидродинамических конструкций
Синтез конструктивных структур
Синтез элементов и систем
Манипуляторы в океанических организмах
Получение фильтрации
Опреснение морской воды
Газообмен под водой
Селективное накопление вещества
Исследования иоэнергетики
Источники электрического тока
Механизм биолюминесценции

На главную страницу сайта