Det er ikke for typisk at du ser lommetørkle rundt lenger. I dag er de i stor grad sett på som unsanitary og vel … bare vanlig brutto. Du vil bli ganske skuffet over å lære at de har absolutt ingenting å gjøre med denne artikkelen annet enn et par likheter de deler i forhold til din neocortex. Hvis du skulle trekke neocortexen fra hjernen din og strekke den ut på et bord, ville du mest sannsynlig ikke kunne se at det ikke bare er omtrent størrelsen på et stort lommetørkle; Det deler også samme tykkelse.

Neocortexen, eller Cortex for kort, er latin for “Ny Rind”, eller “New Bark”, og representerer den siste evolusjonære endringen til pattedyrshjernen. Den omslutter den “gamle hjernen” og har flere rygger og daler (kalt Sulci og Gyri) som dannet av evolusjonens mest vellykkede forsøk på å gjøre så mye cortex som mulig i våre skaller. Det har tatt på seg pliktene til å behandle sensoriske innganger og lagre minner, og med rette. Tegn en en millimeter torg på din lommetørkle cortex, og det ville inneholde rundt 100.000 nevroner. Det har blitt anslått at den typiske humane cortex inneholder rundt 30 milliarder totale nevroner. Hvis vi gjør det konservative gjettet at hver neuron har 1000 synapser, vil det sette de totale synaptiske tilkoblingene i cortexen din på 30 billioner – et nummer så stort at det er bokstavelig talt utover vår evne til å forstå. og tilsynelatende nok til å lagre alle minnene om livet.

I teatret i tankene dine, tenk på et strukket lommetørkle som ligger foran deg. Det er deg. Den inneholder alt om deg. Hvert minne du har er der inne. Din beste venns stemme, lukten av din favorittmat, sangen du hørte på radioen i morges, den følelsen du får når barna dine forteller deg at de elsker deg, er alt der inne. Din cortex, den lille ubetydelige ser lommetørkleet foran deg, leser denne artikkelen i dette øyeblikket.

Hva en fantastisk maskin; En maskin som er mulig med en spesiell type celle – en celle vi kaller en neuron. I denne artikkelen skal vi undersøke hvordan en neuron jobber fra et elektrisk utsiktspunkt. Det vil si hvordan elektriske signaler beveger seg fra Neuron til Neuron og skaper hvem vi er.

En grunnleggende neuron

Neuron Diagram Via Enchanted Learning
Til tross for de fantastiske prestasjonene utfører en menneskelig hjerne, neuron er relativt enkelt når de observeres av seg selv. Neuroner er levende celler, og har imidlertid mange av de samme kompleksitetene som andre celler – som en kjerne, mitokondrier, ribosomer og så videre. Hver av disse cellulære delene kan være gjenstand for en hel bok. Dens enkelhet oppstår fra den grunnleggende jobben det gjør – som viser en spenning når summen av inngangene når en bestemt terskel, som er omtrent 55 mV.

Ved hjelp av bildet ovenfor, la oss undersøke de tre hovedkomponentene til en neuron.

Soma.

Soma er cellekroppen og inneholder kjernen og andre komponenter i en typisk celle. Det finnes forskjellige typer nevroner, hvis forskjellige egenskaper kommer fra Soma. Dens størrelse kan variere fra 4 til over 100 mikrometer.

Dendrites

Dendrites stikker ut fra Soma og fungerer som inngangene til neuronen. En typisk neuron vil ha tusenvis av Dendrites, med hver tilkobling til en axon av en annen neuron. Tilkoblingen kalles en synaps, men er ikke en fysisk. Det er et gap mellom endene på dendriten og axon kalt en synaptisk kløft. Informasjonen blir relayed gjennom gapet via nevrale sendere, som er kjemikalier som dopamin og serotonin.

Axon.

Hver neuron har bare en enkelt axon som strekker seg fra Soma, og virker som en elektrisk ledning. Hver Axon vil si opp med terminalfibre, danner synapser med så mange som 1000 andre nevroner. Axoner varierer i lengden og kan nå noen få meter lang. De lengste aksonene i menneskekroppen løper fra bunnen av foten til ryggmargen.

Den grunnleggende elektriske driften av en neuron er å utføre en spenningsspike fra sin axon når summen av inngangsspenningene (via dens Dendrites) krysser en bestemt terskel. Og siden Axons er koblet til dendrites av andre nevroner, ender du med dette svært kompliserte nevrale nettverket.

Siden vi er alle en haug med elektroniske typer her, kan du tenke på disse “spenningsøktene” som en forskjell i potensialet. Men det er ikke slik det fungerer. Ikke i hjernen uansett. Let’s take a closer look at how electricity flows from neuron to neuron.

Action Potentials – The communication Protocol of the Brain

The axon is covered in a myelin sheet which acts as an insulator. There are small breaks in the sheet along the length of the axon which are named after its discoverer, called Nodes of Ranvier. It’s important to note that these nodes are ion channels. In the spaces just outside and inside of the axon membrane exists a concentration of potassium and sodium ions. The ion channels will open and close, creating a local difference in the concentration of sodium andKaliumioner.

Diagram via Washington U.
Vi alle burde vite at en ion er et atom med en kostnad. I en hvilestilstand skaper natrium / kaliumionkonsentrasjonen en negativ 70 mV-forskjell mellom potensialet mellom utsiden og innsiden av aksonmembranen, idet det er en høyere konsentrasjon av natriumioner utenfor og en høyere konsentrasjon av kaliumioner inne. Soma vil skape et handlingspotensial når -55 MV er nådd. Når dette skjer, åpnes en natrium ionkanal. Dette gir positive natriumioner fra utsiden av axonmembranen for å lekke innvendig, endre natrium / kaliumionkonsentrasjonen i aksonet, som igjen endrer forskjellen av potensialet fra -55 mV til rundt +40 mV. Denne prosessen i kjent som depolarisering.

Graf via Washington U.
En etter en åpner natriumionkanaler langs hele lengden av axonen. Hver og en åpner bare for en kort stund, og med en gang etterpå, åpner kaliumionkanaler, slik at positive kaliumioner kan bevege seg fra innsiden av axonmembranen til utsiden. Dette endrer konsentrasjonen av natrium / kaliumioner og bringer forskjellen på potensialet tilbake til hvilestedet på -70 mV i en prosess kjent som repolarisering. Frost begynner å fullføre, prosessen tar omtrent fem millisekunder å fullføre. Prosessen forårsaker en 110 mv spenningsspike for å ri ned lengden på hele aksonet, og kalles et handlingspotensial. Denne spenningen spike vil ende opp i soma av en annen neuron. Hvis den aktuelle neuronen får nok av disse piggene, vil det også skape et handlingspotensial. Dette er den grunnleggende prosessen med hvordan elektriske mønstre forplanter seg gjennom hele cortexen.

Pattedyrshjernen, spesielt Cortex, er en utrolig maskin og i stand til langt mer enn selv våre mest kraftfulle datamaskiner. Å forstå hvordan det fungerer, vil gi oss et bedre innblikk i å bygge intelligente maskiner. Og nå som du kjenner de grunnleggende elektriske egenskapene til en neuron, er du i en bedre posisjon for å forstå kunstige nevrale nettverk.

Kilder

Handlingspotensial i nevroner, via YouTube

På intelligens, av Jeff Hawkins, ISDN 978-0805078534