Блог МКЦ

Нейрон – основной элемент биологических систем управления или краткая история нервных систем

Рейтинг: 5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Каждый человек обладает органом управления своей жизнью, эффективности которого позавидовали бы ЦРУ и КГБ. Этот орган – человеческий мозг. Мы создаем цикл статей, где рассматривается описание принципов построения самого совершенного в мире УПРАВЛЕНЧЕСКОГО АППАРАТА . Но сначала немного истории, истории развития нервных систем...

Управление живыми организмами происходит посредством специализированных клеток-управленцев и происходит это когда необходимо обеспечить согласованное изменение состояния нескольких клеток либо организма, органа целиком. Объединение таких клеток в организме называют нервной системой. Принято выделять 4 типа нервных систем:

1-е поколение нервной системы

NS_1.jpg - 20.69 kB

тип нервной системы: рецептор – эффектор

Самая простая нервная система кишечнополостных, к напримеру, гидры. В ней задействованы два типа нервных клеток. Одни из них - рецепторы – расположены в наружном клеточном слое (эктодерме). Другие - эффекторы - находятся в глубине организма, связаны друг с другом и с клетками, обеспечивающими ответную реакцию. Раздражение любого участка поверхности тела гидры приводит к возбуждению глубже лежащих клеток, в результате чего живой многоклеточный организм проявляет двигательную активность, захватывает пищу или уходит от противника.

2-е поколение нервной системы

NS_2.jpg - 20.69 kB

тип нервной системы: рецептор – узел – эффектор

Характерным признаком представителей этого типа нервной системы является наличие сегментов, а ярким представителями являются кольчатые черви. Узлы расположены вдоль пищеварительной трубки и соединяются поперечными и продольными нервными стволами. От этих узлов отходят нервы, разветвления которых заканчиваются также в пределах данного сегмента. Такое сегментарное строение нервной системы позволяет при раздражении определенных участков поверхности тела животного не вовлекать в ответную реакцию все нервные клетки тела, а использовать только клетки данного сегмента. Кроме того, появляется возможность ползать – то есть обеспечивать скоординированное поведение всех сегметов.

3-е поколение нервной системы

 NS_3.jpg - 20.69 kB

ТИП НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ: РЕЦЕПТОР – УЗЕЛ – ПАМЯТЬ – УЗЕЛ - ЭФФЕКТОР
На третьем этапе узлы нервной системы сливаются в один непрерывный тяж – нервную трубку – и формируют спинной и головной мозг. Строение нервной системы обеспечивается в виде нервной трубки, но отростки нейронов, входящих в состав конкретного нервного сегмента, разветвляются, как правило, в определенном, соответствующем данному сегменту участке тела и его мускулатуре. Появление в передней части тела органов чувств вызывает соответствующее развитие нервных центров, которые постепенно формируют головной мозг. В силу необходимости обеспечивать согласованную реакцию всего организма на события, зафиксированные органами чувств, нервные центры спинного мозга попадают в подчинение нервным центрам головного мозга.
Дальнейшее развитие нервной системы происходит по той же самой схеме: в головном мозге развиваются все новые нервные центры, лежащие все ближе к органам чувств (чтобы обеспечить максимально быструю реакцию), и подчиняют своему влиянию ранее существовавшие центры. В конечном счете эти процессы приводят к появлению коры головного мозга, интегрирующей как текущие, так и прошлые показания органов чувств, что создает предпосылки для запоминания типовых ситуаций и формирования условных рефлексов. Появляется память, и каждый отдельный организм на этом этапе становится уникальным.

4-е поколение нервной системы

NS_4_1.jpg - 20.69 kB

ТИП НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ: РЕЦЕПТОР – УЗЕЛ – ПАМЯТЬ – СОЗНАНИЕ (РАЗУМ) – ПАМЯТЬ – УЗЕЛ – ЭФФЕКТОР
Нервная система четвертого поколения отличается от предыдущего уже не анатомией, а особенностями функционирования. Она обладает способностью к изменению своей структуры под воздействием особых внешних воздействий – воздействий других разумных существ. На четвертом этапе развития нервной системы появляется человек. В результате у наделенных такой нервной системой людей появляется уникальная способность осуществлять разное поведение в одних и тех же условиях. У них появляется сознание (разум), позволяющее выбирать между разными условными рефлексами. Сознание можно сравнить с возможность пользоваться не только своей, но и чужой памятью. СО-знание не дается анатомически, от природы; оно должно быть сформировано уже при жизни организма, причем сформировано во взаимодействии с другим, ранее существовавшим знанием (памятью). На этом уровне Разум (Со-знание) это как способность нервной системы менять свою структуру. Сама по себе такая способность еще не делает нервную систему разумной – но без нее разум невозможен в принципе. А вот чтобы понять, что же такое сам Разум, нужно рассмотреть нервную систему несколько подробнее.

Нейрон – основной элемент биологических систем управления

В человеческом мозге насчитывается примерно триллион нейронов. Если посмотреть со стороны ИТ систем и считать, что один нейрон равно байт, то можно все нейроны человека записать на 1000Gb диск. НО! возможности человеческого мозга несколько превышают возможности компьютера со 1000-гигабайтным жестким диском. Связано это с тем обстоятельством, что нейрон – это далеко не один байт.

neiron.jpg - 20.69 kB

Биологически нейрон представляет собой обычную (точнее, не совсем обычную) клетку, специализированную на передаче управляющих импульсов (не только электрических). В составе типичного нейрона обычно выделяют:
  • дендриты – многочисленные короткие отростки, через которые в нейрон поступает входная информация,
  • аксон – как правило, один длинный отросток (от 0,1мм до 1 метра), через который нейрон выдает выходную информацию;
  • синапсы, или синаптические окончания – участки «стыковки» дендритов и аксонов, непосредственно обеспечивающие передачу нервных сигналов от клетки к клетке. Передача сигналов в нервной системе осуществляется совсем не так, как в микропроцессоре.

Нейрон порождает электрические импульсы, которые проходят по аксону и возбужают его синапсы. Параметры таких импульсов едины для всех типов нейронов – длительность единичного «тика» 1мс, амплитуда 100мВ, минимальная пауза между импульсами порядка 4мс (можно сказать, что наша биологическая нейросеть работает на частоте в 200Гц). Получив импульс, синапсы аксона начинают выделять в окружающую среду специальные молекулы – нейротрансмиттеры. Попадая на синапсы дендритов, эти нейротрансмиттеры (всего их около 30 разновидностей) могут оказывать на них как возбуждающее, так и тормозящее действие. Таким образом, одиночный импульс, прошедший по аксону, может нести в себе гораздо больше информации, чем привычное для программиста «машинное слово». Кроме того, «понимание» этого импульса дендритами зависит еще и от общего состояния головного мозга – когда в нем циркулирует алкоголь, взаимодействие нейронов приобретает довольно причудливые формы.

Жизненная цель нейрона. Мозг человека, составляя 2% от массы тела, потребляет 20% вдыхаемого кислорода. На питание мозга постоянно расходуется 20Вт мощности – вне зависимости от того, спит человек или бодрствует (есть данные, что во сне энергопотребление мозга даже повышается). Фактически, мозг – это самый прожорливый орган нашего тела, для чего мозгу столько энергии? Для питания нейронов, так как нейрон - клетка, которая должна получать из окружающих ее кровеносных сосудов питательные вещества, выращивать вовне дендриты и аксоны, регулировать свою внутреннюю среду...

Контакты

БЦ «Баррель»
Москва. 1-ый Автозаводский проезд, д 4 корп 1

Email: info@broncenter.ru

Fax+7 (916) 835-1-835

Webistebroncenter.ru

 МКЦ "Каффа"  - платформа электронного обучения, позволяет проводить обучение в режиме онлайн, оптимизируя время и снижая затраты, связанные с традиционными методами обучения. Присоединяйтесь к системе функций и модулей для повышения ваших возможностей.