Қазақстанның экономикалық даму стратегиясы

Функция

На самом базовом уровне, функции  нервной системы, чтобы посылать сигналы от одной клетки к другим, или от одной части тела к другим. Есть несколько способов, что клетка может посылать сигналы другим клеткам. Один из них, выпуская химические вещества, называемые гормонами во внутреннюю циркуляцию, так что они могут диффундировать в отдаленные участки. В отличие от этого "эфир" Режим сигнализации, нервная система включает в себя "точка-точка" сигналы нейронов проект свои аксоны в конкретных областях, цели и сделать синаптических связей с конкретной клетки-мишени. ^[ 31 ] Таким образом, нейронные сигнализация способна о гораздо более высоком уровне, чем специфичность гормональных сигналов. Это также намного быстрее: самый быстрый нервные сигналы путешествовать на скоростях, которые превышают 100 метров в секунду.

На более интегративного уровня, основной функцией нервной системы  является контроль за телом. ^[ 2 ] Она делает это путем извлечения информации из окружающей среды с использованием сенсорных рецепторов, посылая сигналы, которые кодируют эту информацию в центральную нервную систему, обработки информации для определения соответствующего ответа и отправки выходных сигналов на мышцы или железы, чтобы активировать ответ. Эволюция сложная нервная система сделала возможным для различных видов животных, чтобы иметь расширенные возможности восприятия, таких как зрение, сложных социальных взаимодействий, быстрая координация органов и систем, а также комплексной переработки одновременных сигналов. У людей, сложность нервной системы позволяет иметь язык, абстрактное представление концепции, передачи культуры, и многие другие функции человеческого общества, которые не могли бы существовать без человеческого мозга.

Нейронов и синапсов

Основными элементами в синаптической передачи. Волны называется электрохимическим потенциал действияраспространяется вдоль аксона из нейрона . Когда волна достигает синапса , он провоцирует выпуске небольшого количества нейромедиаторов молекулы, которые связываются с рецептором химические молекулы, находящиеся в мембране клетки-мишени.

Большинство нейронов посылают сигналы  через их аксоны , хотя некоторые виды способны дендрита к дендритной связи. (На самом деле, типов нейронов называется амакринные клетки не имеют аксонов, и общаться только через свои дендриты). Нервные сигналы распространяются вдоль аксона в виде волн, называемых электрохимических потенциалов действия , которые производят клетки к клетке сигналы в точках, где аксонов терминалов сделатьсинаптических контактов с другими клетками. ^[ 32 ]

Синапсы могут быть электрические  или химические. Электрические синапсы сделать прямое электрических соединений между нейронами, ^[ 33 ] , но химические синапсы встречаются гораздо чаще и гораздо более разнообразные функции. ^[ 34 ] В синапсе химических, ячейку, которая посылает сигналы называется пресинаптической , и клетка, которая получает сигналы называется постсинаптической. И пресинаптической и постсинаптической области полны молекулярного механизма, который осуществляет сигнализацию процесса. Пресинаптической области содержит большое количество крошечных сферических сосудов называетсясинаптических пузырьков , упакованные с нейромедиаторомхимических веществ. ^[ 32 ] Когда пресинаптических терминал электрической стимуляции, массив молекул, внедренных в мембране активируются и вызывают содержимое везикул, чтобы быть выпущен в узкое пространство между пресинаптической и постсинаптической мембраны, называемой синаптической щели .Нейромедиатора затем связывается с рецепторами , встроенные в постсинаптической мембраны, заставляя их вступать активированном состоянии. ^[ 34 ] в зависимости от типа рецептора, в результате воздействия на постсинаптической клетки могут быть возбуждающими, ингибирующих или модулирующее более сложными способами. Например, освобождение нейромедиатораацетилхолина в синаптическую контакта между нейроном двигателяи мышечных клеток вызывает быстрое сокращение мышечных клеток. ^[ 35 ] Весь процесс синаптической передачи занимает всего доли миллисекунды, хотя воздействие на постсинаптические Клетка может длиться гораздо дольше (даже на неопределенный срок, в случаях, когда синаптического сигнала приводит к образованию следа памяти ). ^[ 8 ]

Есть буквально сотни различных  типов синапсов. В самом деле, Есть более ста известных нейротрансмиттеров, и многие из них имеют несколько типов рецепторов. ^[ 36 ]Многие синапсов использовать больше чем один нейромедиатор-общее расположение для синапса использовать один быстродействующий малые молекулы нейромедиатора таких как глутамат или ГАМК , наряду с одним или более пептидов нейротрансмиттеров, которые играют медленнее ролей модулирующее. Молекулярная неврологи обычно делят рецепторы на две большие группы:химически ионные каналы и системы вторичных мессенджеров . Когда химически закрытого ионных каналов активирована, она образует проход, который позволит конкретных типов ионных проходить через мембрану. В зависимости от типа ионов, воздействие на клетки-мишени могут быть возбуждающими или тормозящими. Когда вторая система посланник активирована, она начинает каскад молекулярных взаимодействий внутри клетки-мишени, которая в конечном итоге может производить широкий спектр сложных эффектов, таких как увеличение или уменьшение чувствительности клетки к раздражителям, или даже изменение транскрипции генов .

В соответствии с правилом называется принципом Дейла , который имеет только несколько известных исключений, нейрон высвобождает же нейротрансмиттеры на всех его синапсов. ^[ 37 ] Это не значит, однако, что нейрон оказывает такое же влияние на все его цели , потому что эффект от синапса зависит не от медиатора, но на рецепторы, что он активирует. ^[ 34 ] Поскольку разные цели могут (а часто и делают) использовать различные типы рецепторов, это возможно для нейронов, чтобы иметь возбуждающее воздействие на один набор клеток-мишеней, ингибирующие эффекты на других, и сложные эффекты модулирующее на другие до сих пор. Тем не менее, бывает так, что два наиболее широко используемых нейромедиаторов, глутамата и ГАМК , у каждого есть в значительной степени согласуется эффектов. Глутамат имеет несколько широко распространенных типов рецепторов, но все из них являются возбуждающими или модулирующее. Кроме того, GABA имеет несколько широко распространенных типов рецепторов, но все они подавляют. ^[ 38 ] В связи с этим последовательность, глутаматергической клетки часто называют "возбуждающих нейронов", и ГАМКергических клеток, как "тормозящие нейроны». Строго говоря, это злоупотребление терминологией, это рецепторы, которые возбуждения и торможения, а не нейроны, но это обычно видно даже в научных публикациях.

Одним из очень важных подмножество синапсов способны образовывать следы памяти с помощью длительной активности зависит от изменений в синаптической силы. ^[ 39 ] Наиболее известный вид нейронной памяти процесса, называемогодолгосрочного потенцирования (сокращенно LTP), которая действует на синапсы, которые используют нейромедиатора глутамата , действующего на особый тип рецепторов известна как NMDA-рецепторов . ^[ 40 ] рецептора NMDA имеет "ассоциативный" свойством: если две клетки, участвующие в синапсах оба активированы примерно на том же Время, канал открывается, что позволяет кальций поступает в клетку-мишень. ^[ 41 ] поступления кальция инициирует второй каскад посыльного, который в конечном итоге приводит к увеличению числа рецепторов глутамата в клетке-мишени, тем самым увеличивая эффективную силу синапса. Это изменение в силе может длиться в течение недель или дольше. С момента открытия LTP в 1973 году, многие другие виды синаптических следы памяти были найдены, с участием увеличивается или уменьшается в синаптической силы, которые вызваны различными условиями, и последний в течение различных периодов времени. ^[ 40 ] Награда обучения , например, зависит от варианта формы LTP, что обусловлено на дополнительных вводом с наградой-сигнальный путь, который использует дофамин , как нейромедиатор. ^[ 42 ] Все эти формы синаптической модифицируемость, принимаются коллегиально, приводит к нейронной пластичности , то есть, Возможность для нервной системы приспосабливаться к изменениям в окружающей среде.

Нейронных цепей и систем

Основные функции нейронов из посылают сигналы другим клеткам включает в себя способность к нейронам обмениваться сигналами друг с другом. Сетях образованного между собой групп нейронов способны широкий спектр функций, включая функции обнаружения, узор поколения, и сроки. ^[ 43 ] В самом деле, трудно назначить ограничения на типы обработки информации, которая может быть осуществлено нейронных сетей: Warren McCulloch и Walter Pitts показали в 1943 году, что даже сети формируются из очень упрощенные математические абстракции нейронов способны универсальных вычислений . ^[ 44 ] Учитывая, что отдельные нейроны могут генерировать сложные временные паттерны активности сами по себе, диапазон возможностей возможным даже для небольших групп нейронов находятся за пределами современного понимания. ^[ 43 ]

Иллюстрация боль пути, от Рене Декарта "с Трактат человек

Исторически сложилось, что на протяжении многих лет преобладающим видом  на функции нервной системы был  стимул-реакция ассоциатор. ^[ 45 ] В этой концепции, нейронная обработка начинается с раздражители, которые активизируют сенсорные нейроны, создавая сигналы, которые распространяются через сети связей в спинной и головной мозг, что приводит в конечном итоге к активации моторных нейронов и тем самым сокращение мышц, т. е. открытой реакции. Декарт считал, что все поведение животных, и большая часть поведения человека, можно объяснить в терминах стимул-реакция цепи, хотя он также считал, что высшие познавательные функции, такие как язык не способны быть объяснено механистически. ^[ 46 ] Чарльз Шеррингтон , по его влиятельных 1906 Книга интегративной действие нервной системы , ^[ 45 ] разработал концепцию стимул-реакция механизмов в гораздо более подробно, и бихевиоризм , школа мысли, которая доминирует психология до середины 20-го века , пытались объяснить все аспекты поведения человека в стимул-реакция условиях. ^[ 47 ]

Однако экспериментальные исследования электрофизиологии , еще в начале 20-го века и достижения высокой производительности в 1940-х годах, показали, что нервная система содержит множество механизмов для создания моделей деятельности сути, не требуя внешнего стимула. ^[ 48 ] Нейроны были признаны способные производить регулярные последовательности потенциалов действия или последовательности всплесков, даже в полной изоляции. ^[ 49 ] Когда внутренне активных нейронов соединены друг с другом в сложных схем, возможности для создания сложной временной структуры стали гораздо более обширной. ^[ 43 ] Современная концепция рассматривает функции нервной системы частично в терминах стимул-реакция цепи, и частично в условиях внутренне порожденных деятельностью моделей-и видов деятельности взаимодействуют друг с другом, чтобы создать полный репертуар поведения. ^[ 50 ]

Рефлексы и другой стимул-реакция  цепи

Упрощенная схема основные функции  нервной системы: сигналы подобрал сенсорные рецепторы и отправлен  в спинной и головной мозг, где  происходит обработка, которая приводит к сигналы, посылаемые обратно в спинной мозг, а затем, чтобы моторные нейроны

Простейший тип нейронной схемы  рефлекторной дуги, которая начинается с сенсорного ввода и заканчивается  мощность двигателя, проходя через  последовательность нейронов между  ними. ^[ 51 ] Рассмотрим, например, "уход рефлекс" причинение руки рывком назад после горячей печи тронут. Схема начинается с сенсорными рецепторами в коже, которые активируются вредные уровни тепла: особый тип молекулярной структуры, встроенные в мембраны вызывает тепло для изменения электрического поля через мембрану. Если изменение электрического потенциала достаточно велик, он вызывает потенциал действия, который передается вдоль аксона с рецептором клетки, в спинной мозг. Там аксона делает возбуждающих синаптических контактов с другими клетками, некоторые из которых проекта (отправить аксональной выход) в той же области спинного мозга, другими выступающими в мозг. Одна цель представляет собой набор спинного интернейронов , что проект моторных нейронов управления мышцы рук.Интернейроны возбуждать моторные нейроны, и если возбуждение достаточно сильное, некоторые из моторных нейронов генерировать потенциалы действия, которые перемещаются вниз, их аксоны к точке, где они делают возбуждающие синаптические контакты с мышечными клетками. Возбуждающие сигналы вызывают сокращение мышечных клеток, что приводит к совместной углы в руки, чтобы изменить, потянув за руку.

В действительности, это просто схема  является предметом многочисленных осложнений. ^[ 51 ] Хотя для простейших рефлексов есть короткие нейронные пути от сенсорных нейронов в двигательных нейронов, есть и другие соседние нейроны, участвующие в цепи и модулировать ответ. Кроме того, существуют прогнозы от головного мозга к спинному мозгу, которые способны повышение или снижение рефлексов.

Хотя простейшие рефлексы могут  быть опосредованы схемы, целиком лежащей  внутри спинного мозга, более сложные  ответы полагаться на обработку сигналов в мозг. ^[ 52 ] Рассмотрим, например, что происходит, когда объект на периферии визуального поля движется, и Человек смотрит на него. Первоначальный сенсорный ответ, в сетчатке глаза, и окончательный ответ двигателя, в глазодвигательных ядер ствола мозга, не все, что отличается от тех, в простой рефлекс, но на промежуточных этапах, совершенно различны. Вместо того, чтобы один или два шага цепи обработки, визуальные сигналы проходят через, возможно, десятков этапов интеграции, с участием таламуса, кору головного мозга, базальные ганглии, верхний бугорок, мозжечка, а также несколько ядер ствола мозга. Эти районы выполняют обработки сигналов функций, которые включают функцию обнаружения, анализа восприятия, памяти, напомним, принятие решений, планирование и двигателя. ^[ 53 ]