Si funksionon truri i njeriut. Si funksionon truri

Historia e shkencës kompjuterike në tërësi zbret në faktin se shkencëtarët po përpiqen të kuptojnë se si funksionon truri i njeriut dhe të rikrijojnë diçka të ngjashme në aftësitë e tij. Si e studiojnë saktësisht shkencëtarët? Le të imagjinojmë që në shekullin e 21-të, alienët mbërrijnë në Tokë, pa i parë kurrë kompjuterët me të cilët jemi mësuar, dhe të përpiqemi të studiojmë strukturën e një kompjuteri të tillë. Me shumë mundësi, ata do të fillojnë duke matur tensionet në përcjellës dhe do të zbulojnë se të dhënat transmetohen në formë binare: vlerën e saktë Tensioni nuk është i rëndësishëm, vetëm prania ose mungesa e tij është e rëndësishme. Atëherë ndoshta ata do të kuptojnë se të gjitha qarqet elektronike përbëhen nga të njëjtat "porta logjike" që kanë një hyrje dhe një dalje, dhe sinjali brenda qarkut udhëton gjithmonë në të njëjtin drejtim. Nëse alienët janë mjaft të zgjuar, ata do të jenë në gjendje të kuptojnë se si funksionojnë qarqet e kombinuara - vetëm ata janë të mjaftueshëm për të ndërtuar pajisje kompjuterike relativisht komplekse. Ndoshta alienët do të kuptojnë rolin e sinjalit të orës dhe reagimit; por nuk ka gjasa që ata të jenë në gjendje, kur studiojnë një procesor modern, të njohin në të një arkitekturë von Neumann me memorie të përbashkët, një numërues programi, një grup regjistrash, etj. Fakti është se pas dyzet vitesh ndjekjeje të performancës, një hierarki e tërë "kujtimesh" me protokolle të zgjuar sinkronizimi midis tyre u shfaq në procesorë; disa tubacione paralele të pajisura me parashikues të degëve, në mënyrë që koncepti i "numëruesit të programit" në fakt të humbasë kuptimin e tij; Çdo udhëzim ka përmbajtjen e tij të regjistrit të lidhur me të, etj. Për të zbatuar një mikroprocesor, mjaftojnë disa mijëra transistorë; që produktiviteti i tij të arrijë nivelin me të cilin jemi mësuar, kërkohen qindra milionë. Qëllimi i këtij shembulli është që t'i përgjigjemi pyetjes "si funksionon një kompjuter?" nuk ka nevojë të kuptohet funksionimi i qindra miliona tranzistorëve: ata vetëm errësojnë idenë e thjeshtë që qëndron në themel të arkitekturës së kompjuterëve tanë.

Modelimi i neuroneve

Korteksi cerebral i njeriut përbëhet nga rreth njëqind miliardë neurone. Historikisht, shkencëtarët që studiojnë funksionimin e trurit janë përpjekur të mbulojnë të gjithë këtë strukturë kolosale me teorinë e tyre. Struktura e trurit përshkruhet në mënyrë hierarkike: korteksi përbëhet nga lobe, lobet përbëhen nga "hiperkolona", ato përbëhen nga "minikolona"... Një minikolona përbëhet nga rreth njëqind neurone individuale.

Për analogji me strukturën e një kompjuteri, shumica dërrmuese e këtyre neuroneve nevojiten për shpejtësi dhe efikasitet, për rezistencë ndaj dështimeve, etj.; por parimet bazë të trurit janë po aq të pamundura për t'u zbuluar me mikroskop, ashtu siç është e pamundur të zbulohet numëruesi i programit duke ekzaminuar një mikroprocesor nën mikroskop. Prandaj, një qasje më e frytshme është të përpiqemi të kuptojmë trurin në nivelin më të ulët, në nivelin e neuroneve individuale dhe kolonave të tyre; dhe më pas, bazuar në vetitë e tyre, përpiquni të merrni me mend se si mund të funksiononte i gjithë truri. Diçka e tillë, alienët, pasi kanë kuptuar funksionimin e portave logjike, përfundimisht mund të ndërtojnë një procesor të thjeshtë prej tyre - dhe të sigurohen që ai të jetë i barabartë në aftësitë e tij me procesorët e vërtetë, edhe pse ata janë shumë më kompleks dhe më të fuqishëm.

Në foton pak më lart, trupi neurona (majtas) - një pikë e vogël e kuqe në fund; gjithë pjesa tjetër - dendritet, "hyrjet" e neuronit dhe një akson, "dalje". Pikat shumëngjyrëshe përgjatë dendriteve janë sinapset, me anë të së cilës neuroni lidhet me aksonet e neuroneve të tjera. Funksionimi i neuroneve përshkruhet shumë thjesht: kur një "goditje" e tensionit mbi një nivel pragu ndodh në një akson (kohëzgjatja tipike e pikës është 1 ms, niveli 100 mV), sinapsi "shpërton" dhe rritja e tensionit kalon në dendrit. . Në këtë rast, rritja "zbutet": së pari, voltazhi rritet në rreth 1 mV mbi 5..20 ms, pastaj zbehet në mënyrë eksponenciale; kështu, kohëzgjatja e shpërthimit zgjatet në ~ 50 ms.

Nëse disa sinapse të një neuroni aktivizohen me një interval të shkurtër kohor, atëherë "shpërthimet e lëmuara" të ngacmuara në neuron nga secili prej tyre shtohen. Së fundi, nëse mjaft sinapse janë aktive në të njëjtën kohë, atëherë voltazhi në neuron ngrihet mbi nivelin e pragut dhe akson i tij "depërton" sinapset e neuroneve të lidhur me të.

Sa më të fuqishme të ishin shpërthimet fillestare, aq më shpejt rriten shpërthimet e lëmuara dhe aq më e shkurtër do të jetë vonesa derisa të aktivizohen neuronet e ardhshme.

Për më tepër, ekzistojnë "neurone frenues", aktivizimi i të cilave ul Tensioni i përgjithshëm në neuronet e lidhura me të. Neurone të tillë frenues përbëjnë 15..25% të numrit të përgjithshëm.

Çdo neuron ka mijëra sinapse; por në çdo kohë jo më shumë se një e dhjeta e të gjitha sinapseve janë aktive. Koha e reagimit të neuronit - njësi ms; i njëjti rend vonese për përhapjen e sinjalit përgjatë dendritit, d.m.th. këto vonesa kanë një ndikim të rëndësishëm në funksionimin e neuronit. Më në fund, një palë neurone fqinje, si rregull, është e lidhur jo me një sinapsë, por me rreth një duzinë - secila me distancën e vet në trupat e të dy neuroneve, dhe për këtë arsye me kohëzgjatjen e vet të vonesës. Në ilustrimin në të djathtë, dy neurone, të paraqitur në të kuqe dhe blu, janë të lidhur nga gjashtë sinapse.

Çdo sinapsë ka "rezistencën" e vet, e cila zvogëlon sinjalin në hyrje (në shembullin e mësipërm - nga 100mV në 1mV). Kjo rezistencë rregullohet në mënyrë dinamike: nëse aktivizohet sinapsi pak më parë aktivizimi i aksonit - atëherë, me sa duket, sinjali nga kjo sinapsë lidhet mirë me daljen e përgjithshme, kështu që rezistenca ulet dhe sinjali do të japë një kontribut më të madh në tensionin në neuron. Nëse aktivizohet sinapsi Menjëherë pas aktivizimi i aksonit - atëherë, me sa duket, sinjali nga kjo sinapsë nuk ishte i lidhur me aktivizimin e aksonit, kështu që rezistenca e sinapsit rritet. Nëse dy neurone janë të lidhur nga disa sinapse me kohëzgjatje të ndryshme vonese, atëherë ky rregullim i rezistencës ju lejon të zgjidhni vonesën optimale, ose kombinimin optimal të vonesave: sinjali fillon të arrijë pikërisht kur është më i dobishëm.

Kështu, modeli i një neuroni të miratuar nga studiuesit e rrjeteve nervore - me një lidhje të vetme midis një çifti neuronesh dhe me përhapjen e menjëhershme të një sinjali nga një neuron në tjetrin - është shumë larg pamjes biologjike. Për më tepër, rrjetet nervore tradicionale nuk funksionojnë koha shpërthime individuale dhe ato frekuenca: Sa më shpesh të rriten inputet e neuronit, aq më shpesh do të rritet dalja. Ato detaje të strukturës së neuronit që hidhen poshtë në modelin tradicional - a janë ato thelbësore apo të parëndësishme për të përshkruar punën e trurit? Neuroshkencëtarët kanë grumbulluar një sasi të madhe vëzhgimesh në lidhje me strukturën dhe sjelljen e neuroneve - por cilat nga këto vëzhgime hedhin dritë mbi pamjen e përgjithshme, dhe cilat janë thjesht "detaje të zbatimit" dhe - si parashikuesi i degës në procesor - nuk ndikojnë asgjë. përveç efikasitetit operacional? James beson se janë pikërisht karakteristikat kohore të ndërveprimit ndërmjet neuroneve që na lejojnë t'i afrohemi të kuptuarit të çështjes; se asinkronia është po aq e rëndësishme për funksionimin e trurit sa sinkronia është për funksionimin e kompjuterit.

Një tjetër "detaj i zbatimit" është pabesueshmëria e neuronit: me njëfarë probabiliteti ai mund të aktivizohet spontanisht, edhe nëse shuma e tensioneve në dendritet e tij nuk arrin nivelin e pragut. Falë kësaj, "stërvitja" e një kolone neuronesh mund të fillojë me çdo rezistencë mjaft të madhe në të gjitha sinapset: fillimisht, asnjë kombinim i aktivizimeve të sinapseve nuk do të çojë në aktivizimin e aksonit; atëherë shpërthimet spontane do të çojnë në një ulje të rezistencës së sinapseve që janë aktivizuar pak para këtyre shpërthimeve spontane. Në këtë mënyrë, neuroni do të fillojë të njohë "modele" specifike të shpërthimeve të hyrjes. Më e rëndësishmja, modelet i ngjashëm atyre mbi të cilat është trajnuar neuroni do të njihen gjithashtu, por pika në akson do të jetë më e dobët dhe/ose më vonë, aq më pak neuroni është "i sigurt" për rezultatin. Trajnimi i një kolone neuronesh është shumë më efikas sesa trajnimi i një rrjeti nervor konvencional: një kolonë neuronesh nuk ka nevojë për një përgjigje kontrolli për mostrat në të cilat është trajnuar - në fakt, nuk ka nevojë. njeh, A klasifikon modelet e hyrjes. Për më tepër, trajnimi i një kolone neuronesh të lokalizuara- ndryshimi në rezistencën e sinapsit varet nga sjellja e vetëm dy neuroneve të lidhur prej tij, dhe jo të tjerëve. Si rezultat i kësaj, trajnimi çon në një ndryshim të rezistencës përgjatë rrugës së sinjalit, ndërsa kur stërvitni një rrjet nervor, peshat ndryshojnë në drejtim të kundërt: nga neuronet më afër daljes në neuronet më afër hyrjes.

Për shembull, këtu është një kolonë neuronesh të trajnuar për të njohur modelin e shpërthimit (8,6,1,6,3,2,5) - vlerat tregojnë kohën e shpërthimit në secilën prej hyrjeve. Si rezultat i stërvitjes, vonesat rregullohen që të përputhen saktësisht me modelin e njohur, në mënyrë që voltazhi në akson i shkaktuar nga modeli i saktë të jetë maksimali i mundshëm (7):

E njëjta kolonë do t'i përgjigjet një modeli të ngjashëm hyrjeje (8,5,2,6,3,3,4) me një pikë më të vogël (6), dhe tensioni arrin nivelin e pragut dukshëm më vonë:

Së fundi, neuronet frenues mund të përdoren për të dhënë "feedback": për shembull, si në ilustrimin në të djathtë, duke shtypur spikat e përsëritura në dalje kur hyrja kohe e gjate mbetet aktiv; ose shtypni një goditje në dalje nëse është shumë e vonuar në krahasim me sinjalet hyrëse - për ta bërë klasifikuesin më "kategorik"; ose, në një qark nervor të njohjes së modelit, kolona të ndryshme klasifikues mund të lidhen me neurone frenues, në mënyrë që aktivizimi i një klasifikuesi të shtypë automatikisht të gjithë klasifikuesit e tjerë.

Njohja e imazhit

Për të njohur numrat e shkruar me dorë nga baza e të dhënave MNIST (28x28 piksele në shkallë gri), James mblodhi një analog të një "rrjeti nervor konvolucionist" me pesë shtresa nga kolonat e klasifikuesit të përshkruar më sipër. Secila nga 64 kolonat në shtresën e parë përpunon një fragment piksel 5x5 nga imazhi origjinal; fragmente të tilla mbivendosen. Kolonat e shtresës së dytë përpunojnë katër dalje nga shtresa e parë secila, e cila korrespondon me një fragment piksel 8x8 nga imazhi origjinal. Shtresa e tretë ka vetëm katër kolona - secila korrespondon me një fragment prej 16x16 piksele. Shtresa e katërt - klasifikuesi përfundimtar - i ndan të gjitha imazhet në 16 klasa: klasa caktohet në përputhje me atë se cili prej neuroneve aktivizohet i pari. Së fundi, shtresa e pestë është një perceptron klasik që lidh 16 klasa me 10 përgjigje kontrolli.

Rrjetet neurale klasike të bazuara në MNIST arrijnë një saktësi prej 99.5% dhe madje edhe më të lartë; Por sipas James, "hiperkolona" e tij stërvitet në një numër shumë më të vogël përsëritjesh, për shkak të faktit se ndryshimet përhapen përgjatë rrugës së sinjalit, dhe për këtë arsye prekin më pak neurone. Sa i përket një rrjeti nervor klasik, zhvilluesi i një "hiperkolona" përcakton vetëm konfigurimin e lidhjeve midis neuroneve dhe të gjitha karakteristikat sasiore të hiperkolonës - d.m.th. rezistenca e sinapseve me vonesa të ndryshme - e fituar automatikisht gjatë procesit mësimor. Përveç kësaj, funksionimi i një hiperkolona kërkon një renditje të madhësisë më pak neurone sesa një rrjet nervor me aftësi të ngjashme. Nga ana tjetër, simulimi i "neuroqarqeve analoge" të tilla në kompjuter elektronik disi e komplikuar nga fakti se, ndryshe nga qarqet dixhitale që punojnë me sinjale diskrete dhe intervale kohore diskrete, vazhdimësia e ndryshimeve të tensionit dhe asinkronia e neuroneve janë të rëndësishme për funksionimin e neuroqarqeve. James pohon se një hap simulimi prej 0.1ms është i mjaftueshëm që njohësi i tij të funksionojë siç duhet; por ai nuk specifikoi se sa "kohë reale" kërkon trajnimi dhe funksionimi i një rrjeti nervor klasik dhe sa shumë duhet për të trajnuar dhe përdorur simulatorin e tij. Ai vetë ka qenë në pension për një kohë të gjatë, dhe kohë e lirë ai i përkushtohet përmirësimit të qarqeve të tij nervore analoge.

TRURI I NJERIUT
organ që koordinon dhe rregullon të gjitha funksionet vitale trupi dhe kontrollon sjelljen. Të gjitha mendimet, ndjenjat, ndjesitë, dëshirat dhe lëvizjet tona lidhen me punën e trurit, dhe nëse ai nuk funksionon, personi kalon në një gjendje vegjetative: aftësia për të kryer çdo veprim, ndjesi ose reagim ndaj ndikimet e jashtme. Ky artikull i kushtohet trurit të njeriut, i cili është më kompleks dhe më i organizuar se truri i kafshëve. Megjithatë, ka ngjashmëri të konsiderueshme në strukturën e trurit të njerëzve dhe gjitarëve të tjerë, si dhe të shumicës së specieve vertebrore. Sistemi nervor qendror (SNQ) përbëhet nga truri dhe palca kurrizore. Është i lidhur me pjesë të ndryshme të trupit nervat periferikë- motorik dhe i ndjeshëm.
Shiko gjithashtu SISTEMI NERVOR . Truri është një strukturë simetrike, si shumica e pjesëve të tjera të trupit. Në lindje, pesha e tij është afërsisht 0,3 kg, ndërsa tek një i rritur është përafërsisht. 1.5 kg. Kur ekzaminohet truri nga jashtë, vëmendja tërhiqet kryesisht nga dy hemisferat cerebrale, të cilat fshehin formacione më të thella. Sipërfaqja e hemisferave është e mbuluar me brazda dhe konvolucione, duke rritur sipërfaqen e korteksit (shtresa e jashtme e trurit). Në pjesën e pasme është truri i vogël, sipërfaqja e së cilës është më e prerë. Poshtë hemisferave cerebrale është trungu i trurit, i cili kalon në palcën kurrizore. Nervat shtrihen nga trungu dhe palca kurrizore, përgjatë të cilave informacioni nga receptorët e brendshëm dhe të jashtëm rrjedhin në tru, dhe në drejtim të kundërt sinjalet shkojnë në muskuj dhe gjëndra. 12 palë nerva kraniale dalin nga truri. Brenda trurit ka lëndë gri, e përbërë kryesisht nga trupa të qelizave nervore dhe që formojnë korteksin, dhe lënda e bardhë- fibrat nervore që formojnë rrugë (trakte) që lidhin pjesë të ndryshme të trurit, dhe gjithashtu formojnë nerva që shtrihen përtej sistemit nervor qendror dhe shkojnë në organeve të ndryshme. Truri dhe palca kurrizore mbrohen nga rastet e kockave - kafka dhe shtylla kurrizore. Midis substancës së trurit dhe mureve të kockave ekzistojnë tre membrana: e jashtme - e fortë meningjet, e brendshme është e butë dhe midis tyre ka një membranë të hollë araknoidale. Hapësira ndërmjet membranave është e mbushur me lëng cerebrospinal, i cili në përbërje është i ngjashëm me plazmën e gjakut, prodhohet në zgavrat intracerebrale (barkushet e trurit) dhe qarkullon në tru dhe palcën kurrizore, duke e furnizuar atë me lëndë ushqyese dhe faktorë të tjerë të nevojshëm për. jeta. Furnizimi me gjak në tru sigurohet kryesisht arteriet karotide; në bazën e trurit ato ndahen në degë të mëdha që shkojnë në pjesët e ndryshme të tij. Megjithëse truri peshon vetëm 2.5% të peshës së trupit, ai vazhdimisht merr, ditë e natë, 20% të gjakut që qarkullon në trup dhe, në përputhje me rrethanat, oksigjen. Rezervat energjetike të vetë trurit janë jashtëzakonisht të vogla, kështu që varet jashtëzakonisht nga furnizimi me oksigjen. Ekzistojnë mekanizma mbrojtës që mund të ruajnë rrjedhjen e gjakut cerebral në rast të gjakderdhjes ose lëndimit. Veçori qarkullimi cerebralështë edhe prania e të ashtuquajturit pengesë gjaku-truri. Ai përbëhet nga disa membrana që kufizojnë përshkueshmërinë muret vaskulare dhe rrjedhjen e shumë komponimeve nga gjaku në lëndën e trurit; kështu përmbushet kjo pengesë funksionet mbrojtëse. Për shembull, shumë substanca medicinale nuk depërtojnë nëpër të.
QELIZAT E TRURIT
Qelizat e sistemit nervor qendror quhen neurone; funksioni i tyre është përpunimi i informacionit. Në trurin e njeriut ka nga 5 deri në 20 miliardë neurone. Truri përfshin gjithashtu qeliza gliale; ka rreth 10 herë më shumë prej tyre se neuronet. Glia mbush hapësirën midis neuroneve, duke formuar kornizën mbështetëse të indit nervor, dhe gjithashtu kryen funksione metabolike dhe të tjera.

Neuroni, si të gjitha qelizat e tjera, është i rrethuar nga një membranë gjysmë e përshkueshme (plazma). Dy lloje procesesh shtrihen nga trupi qelizor - dendritet dhe aksonet. Shumica e neuroneve kanë shumë dendrite të degëzuara, por vetëm një akson. Dendritet janë zakonisht shumë të shkurtër, ndërsa gjatësia e aksonit varion nga disa centimetra në disa metra. Trupi i një neuroni përmban një bërthamë dhe organele të tjera, të njëjta me ato që gjenden në qelizat e tjera të trupit (shih gjithashtu QELIZË).
Impulset nervore. Transmetimi i informacionit në tru, si dhe në sistemin nervor në tërësi, kryhet përmes impulseve nervore. Ato përhapen në drejtim nga trupi i qelizës në seksionin terminal të aksonit, i cili mund të degëzohet, duke formuar shumë mbaresa që kontaktojnë neuronet e tjera përmes një hendeku të ngushtë - sinapsi; transmetimi i impulseve përmes sinapsit ndërmjetësohet nga kimikatet - neurotransmetuesit. Një impuls nervor zakonisht buron nga dendritet - procese të hollë degëzimi të një neuroni që specializohen në marrjen e informacionit nga neuronet e tjera dhe transmetimin e tij në trupin e neuronit. Ka mijëra sinapse në dendrite dhe, në një masë më të vogël, në trupin e qelizës; Është përmes sinapseve që akson, duke bartur informacion nga trupi i neuronit, e transmeton atë te dendritet e neuroneve të tjerë. Terminali i aksonit, i cili formon pjesën presinaptike të sinapsit, përmban vezikula të vogla që përmbajnë neurotransmetuesin. Kur impulsi arrin në membranën presinaptike, neurotransmetuesi nga vezikula lëshohet në çarjen sinaptike. Terminali i aksonit përmban vetëm një lloj neurotransmetuesi, shpesh në kombinim me një ose më shumë lloje neuromoduluesish (shih Neurokiminë e trurit më poshtë). Neurotransmetuesi i çliruar nga membrana presinaptike e aksonit lidhet me receptorët në dendritet e neuronit postsinaptik. Truri përdor një shumëllojshmëri të neurotransmetuesve, secili prej të cilëve lidhet me receptorin e tij specifik. Të lidhura me receptorët në dendrite janë kanalet në membranën postinaptike gjysmë të përshkueshme, të cilat kontrollojnë lëvizjen e joneve nëpër membranë. Në pushim, një neuron ka një potencial elektrik prej 70 milivolt (potenciali i pushimit), me anën e brendshme të membranës që është e ngarkuar negativisht në krahasim me pjesën e jashtme. Megjithëse ka transmetues të ndryshëm, të gjithë ata kanë një efekt ngacmues ose frenues në neuronin postinaptik. Ndikimi emocionues realizohet nëpërmjet rritjes së rrjedhës së joneve të caktuara, kryesisht natriumit dhe kaliumit, përmes membranës. Si rezultat, një ngarkesë negative sipërfaqe e brendshme zvogëlohet - ndodh depolarizimi. Efekti frenues kryhet kryesisht përmes një ndryshimi në rrjedhën e kaliumit dhe klorureve, si rezultat i të cilit ngarkesa negative e sipërfaqes së brendshme bëhet më e madhe se në pushim, dhe ndodh hiperpolarizimi. Funksioni i një neuroni është të integrojë të gjitha ndikimet e perceptuara përmes sinapses në trupin e tij dhe dendriteve. Meqenëse këto ndikime mund të jenë ngacmuese ose frenuese dhe nuk përkojnë në kohë, neuroni duhet të llogarisë efekti i përgjithshëm aktiviteti sinaptik në funksion të kohës. Nëse efekti ngacmues mbizotëron mbi atë frenues dhe depolarizimi i membranës tejkalon vlerën e pragut, ndodh aktivizimi i një pjese të caktuar të membranës së neuronit - në rajonin e bazës së aksonit të saj (tuberkulozi i aksonit). Këtu, si rezultat i hapjes së kanaleve për jonet e natriumit dhe kaliumit, ndodh një potencial veprimi (impulsi nervor). Ky potencial përhapet më tej përgjatë aksonit deri në fund të tij me një shpejtësi prej 0,1 m/s deri në 100 m/s (sa më i trashë të jetë akson, aq më e lartë është shpejtësia e përcjelljes). Kur potenciali i veprimit arrin në terminalin e aksonit, aktivizohet një lloj tjetër kanali jonik që varet nga diferenca potenciale: kanalet e kalciumit. Nëpërmjet tyre, kalciumi hyn në akson, gjë që çon në mobilizimin e vezikulave me neurotransmetuesin, të cilat i afrohen membranës presinaptike, bashkohen me të dhe lëshojnë neurotransmetuesin në sinapsë.
Myelin dhe qelizat gliale. Shumë aksone janë të mbuluara me një mbështjellës mielin, i cili formohet nga membrana e përdredhur vazhdimisht e qelizave gliale. Myelina përbëhet kryesisht nga lipide, të cilat i japin materies së bardhë të trurit dhe palcës kurrizore pamjen karakteristike. Falë mbështjellësit të mielinës, shpejtësia e potencialit të veprimit përgjatë aksonit rritet, pasi jonet mund të lëvizin nëpër membranën e aksonit vetëm në vende që nuk janë të mbuluara me mielinë - të ashtuquajturat. Përgjimet Ranvier. Ndërmjet përgjimeve, impulset përcillen përgjatë mbështjellësit të mielinës sikur përmes një kabllo elektrike. Meqenëse hapja e një kanali dhe kalimi i joneve përmes tij kërkon pak kohë, eliminimi i hapjes së vazhdueshme të kanaleve dhe kufizimi i shtrirjes së tyre në zona të vogla të membranës që nuk janë të mbuluara me mielinë, përshpejton përcjelljen e impulseve përgjatë aksonit duke rreth 10 herë. Vetëm një pjesë e qelizave gliale marrin pjesë në formimin e mbështjellësit të mielinës së nervave (qelizat Schwann) ose trakteve nervore (oligodendrocitet). Qelizat gliale shumë më të shumta (astrocitet, mikrogliocitet) kryejnë funksione të tjera: ato formojnë kornizën mbështetëse të indit nervor, sigurojnë nevojat e tij metabolike dhe rikuperimin pas lëndimeve dhe infeksioneve.
SI FUNKSIONON TRURI
Le të shohim një shembull të thjeshtë. Çfarë ndodh kur marrim një laps të shtrirë në tavolinë? Drita e reflektuar nga lapsi fokusohet në sy nga thjerrëza dhe drejtohet në retinë, ku shfaqet imazhi i lapsit; perceptohet nga qelizat përkatëse, nga të cilat sinjali shkon në bërthamat kryesore transmetuese të ndjeshme të trurit të vendosura në talamus ( talamus), kryesisht në atë pjesë të tij që quhet trup genikulat anësor. Aty aktivizohen neurone të shumta që i përgjigjen shpërndarjes së dritës dhe errësirës. Aksonet e neuroneve të trupit geniculate anësore shkojnë në korteksin parësor vizual, i vendosur në lobin okupital të hemisferave cerebrale. Impulset që vijnë nga talamusi në këtë pjesë të korteksit shndërrohen në sekuencë komplekse shkarkimet e neuroneve kortikale, disa prej të cilave reagojnë në kufirin midis lapsit dhe tryezës, të tjerët ndaj këndeve në imazhin e lapsit, etj. Nga korteksi parësor vizual, informacioni udhëton përgjatë aksoneve në korteksin vizual asociativ, ku ndodh njohja e imazhit, në këtë rast një laps. Njohja në këtë pjesë të korteksit bazohet në njohuritë e akumuluara më parë në lidhje me skicat e jashtme të objekteve. Planifikimi i një lëvizjeje (d.m.th., marrja e një lapsi) ndoshta ndodh në korteksin frontal të hemisferave cerebrale. Në të njëjtën zonë të korteksit ka neurone motorike që u japin komanda muskujve të dorës dhe gishtërinjve. Afrimi i dorës me lapsin kontrollohet nga sistemi vizual dhe ndërreceptorët që perceptojnë pozicionin e muskujve dhe nyjeve, informacioni nga i cili dërgohet në sistemin nervor qendror. Kur marrim një laps në dorë, receptorët e presionit në majë të gishtave na tregojnë nëse gishtat tanë e mbajnë mirë lapsin dhe sa forcë duhet të ushtrohet për ta mbajtur atë. Nëse duam të shkruajmë emrin tonë me laps, informacionet e tjera të ruajtura në tru do të duhet të aktivizohen për të mundësuar këtë lëvizje më komplekse dhe kontrolli vizual do të ndihmojë në përmirësimin e saktësisë së tij. Shembulli i mësipërm tregon se kryerja e një veprimi mjaft të thjeshtë përfshin zona të mëdha të trurit, që shtrihen nga korteksi në rajonet nënkortikale. Në sjelljet më komplekse që përfshijnë të folurit ose të menduarit, aktivizohen qarqe të tjera nervore, duke mbuluar zona edhe më të mëdha të trurit.
PJESËT KRYESORE TË TRURIT
Truri mund të ndahet përafërsisht në tre pjesë kryesore: truri i përparmë, trungu i trurit dhe truri i vogël. Truri i përparmë përmban hemisferat cerebrale, talamusin, hipotalamusin dhe gjëndrën e hipofizës (një nga gjëndrat neuroendokrine më të rëndësishme). Rrjedha e trurit përbëhet nga medulla oblongata, pons (pons) dhe truri i mesëm. Hemisferat cerebrale janë pjesa më e madhe e trurit, duke zënë afërsisht 70% të peshës së tij tek të rriturit. Normalisht, hemisferat janë simetrike. Ato janë të lidhura me njëri-tjetrin nga një tufë masive aksonesh ( Corpus Callosum), duke siguruar shkëmbimin e informacionit.



Çdo hemisferë përbëhet nga katër lobe: frontal, parietal, temporal dhe okupital. Lëvorja ballore përmban qendra që rregullojnë aktivitetin motorik, si dhe, ndoshta, qendra për planifikim dhe largpamësi. Në korteksin e lobeve parietale, të vendosura prapa lobeve ballore, ka zona të ndjesive trupore, duke përfshirë prekjen dhe ndjesinë artikulare-muskulare. Ngjitur me lobin parietal është lobi temporal, në të cilin ndodhet korteksi parësor i dëgjimit, si dhe qendrat e të folurit dhe funksionet e tjera më të larta. Pjesët e pasme të trurit janë të zëna nga lobi okupital, i vendosur mbi tru i vogël; korteksi i saj përmban zona të ndjeshmërisë vizuale.



Zonat e korteksit që nuk lidhen drejtpërdrejt me rregullimin e lëvizjeve ose analizën e informacionit shqisor quhen korteksi asociativ. Në këto zona të specializuara krijohen lidhje shoqëruese midis zonave dhe pjesëve të ndryshme të trurit dhe informacioni që vjen prej tyre integrohet. Korteksi i shoqatës mbështet funksione komplekse si mësimi, kujtesa, gjuha dhe të menduarit.
Strukturat nënkortikale. Poshtë korteksit shtrihet një sërë strukturash ose bërthamash të rëndësishme të trurit, të cilat janë koleksione neuronesh. Këto përfshijnë talamusin, ganglinë bazale dhe hipotalamusin. Talamusi është bërthama kryesore transmetuese ndijore; merr informacion nga shqisat dhe, nga ana tjetër, e përcjell në pjesët përkatëse të korteksit shqisor. Ai gjithashtu përmban zona jo specifike që lidhen pothuajse me të gjithë korteksin dhe ndoshta sigurojnë proceset e aktivizimit të tij dhe ruajtjen e zgjimit dhe vëmendjes. Ganglionet bazale janë një koleksion bërthamash (të ashtuquajturat putamen, globus pallidus dhe bërthama kaudate) që janë të përfshira në rregullimin e lëvizjeve të koordinuara (fillimin dhe ndalimin e tyre). Hipotalamusi është një rajon i vogël në bazën e trurit që shtrihet nën talamus. I furnizuar shumë me gjak, hipotalamusi është një qendër e rëndësishme që kontrollon funksionet homeostatike të trupit. Ai prodhon substanca që rregullojnë sintezën dhe çlirimin e hormoneve të hipofizës (shih gjithashtu gjëndrra e hipofizës). Hipotalamusi përmban shumë bërthama që kryejnë funksione specifike, si rregullimi i metabolizmit të ujit, shpërndarja e yndyrës së depozituar, temperatura e trupit, sjellja seksuale, gjumi dhe zgjimi. Rrjedha e trurit ndodhet në bazën e kafkës. Ai lidh palcën kurrizore me trurin e përparmë dhe përbëhet nga medulla oblongata, ponsi, truri i mesëm dhe diencefaloni. Nëpërmjet trurit të mesëm dhe diencefalonit, si dhe nëpër të gjithë trungun, ka rrugë motorike që shkojnë në palcën kurrizore, si dhe disa rrugë shqisore nga palca kurrizore në pjesët e sipërme të trurit. Nën trurin e mesëm ka një urë të lidhur me fibra nervore me trurin e vogël. Më së shumti Pjesa e poshtme trungu - medulla oblongata - kalon drejtpërdrejt në palcën kurrizore. Në medulla oblongata ka qendra që rregullojnë aktivitetin e zemrës dhe frymëmarrjen në varësi të rrethanave të jashtme, si dhe kontrollin. presionin e gjakut, peristaltika e stomakut dhe e zorrëve. Në nivelin e trurit, rrugët që lidhin secilën nga hemisferat cerebrale me trurin e vogël kryqëzohen. Prandaj, çdo hemisferë kontrollon anën e kundërt të trupit dhe është e lidhur me hemisferën e kundërt të trurit të vogël. Truri i vogël ndodhet nën lobet okupitale të hemisferave cerebrale. Nëpërmjet shtigjeve të urës, ajo lidhet me pjesët e sipërme të trurit. Truri i vogël rregullon lëvizjet delikate automatike, duke koordinuar aktivitetin e grupeve të ndryshme të muskujve gjatë kryerjes së akteve stereotipike të sjelljes; ai gjithashtu kontrollon vazhdimisht pozicionin e kokës, bustit dhe gjymtyrëve, d.m.th. merr pjesë në ruajtjen e ekuilibrit. Sipas të dhënave të fundit, tru i vogël luan një rol shumë domethënës në formimin e aftësive motorike, duke ndihmuar në kujtimin e sekuencave të lëvizjeve.
Sisteme të tjera. Sistemi limbik është një rrjet i gjerë zonash të ndërlidhura të trurit që rregullojnë gjendjet emocionale, dhe gjithashtu mbështesin mësimin dhe kujtesën. Bërthamat që formojnë sistemin limbik përfshijnë amigdala dhe hipokampus (pjesë e lobi i përkohshëm), si dhe hipotalamusi dhe bërthamat e të ashtuquajturave. septum transparent (i vendosur në rajonet nënkortikale të trurit). Formacioni retikular është një rrjet neuronesh që shtrihet në të gjithë trungun deri në talamus dhe lidhet më tej me zona të mëdha të korteksit. Ai është i përfshirë në rregullimin e gjumit dhe zgjimit, ruan gjendjen aktive të korteksit dhe nxit përqendrimin e vëmendjes në objekte të caktuara.
AKTIVITETI ELEKTRIK I TRURIT
Duke përdorur elektroda të vendosura në sipërfaqen e kokës ose të futura në tru, është e mundur të regjistrohet aktiviteti elektrik i trurit të shkaktuar nga shkarkimet e qelizave të tij. Regjistro aktiviteti elektrik truri duke përdorur elektroda në sipërfaqen e kokës quhet elektroencefalogram (EEG). Nuk lejon regjistrimin e shkarkimit të një neuroni individual. Vetëm si rezultat i aktivitetit të sinkronizuar të mijëra ose miliona neuroneve shfaqen lëkundje (valë) të dukshme në kurbën e regjistruar.



Me regjistrimin e vazhdueshëm të EEG, zbulohen ndryshime ciklike që pasqyrojnë nivelin e përgjithshëm të aktivitetit të individit. Në një gjendje zgjimi aktiv, EEG regjistron valë beta me amplitudë të ulët dhe jo ritmike. Në një gjendje zgjimi të relaksuar me sytë e mbyllur mbizotërojnë valët alfa me një frekuencë 7-12 cikle në sekondë. Fillimi i gjumit tregohet nga shfaqja e valëve të ngadalta me amplitudë të lartë (valët delta). Gjatë periudhave të gjumit në ëndërr, valët beta rishfaqen në EEG dhe EEG mund të japë përshtypjen e rreme se personi është zgjuar (prandaj edhe termi " ëndërr paradoksale").Ëndrrat shpesh shoqërohen lëvizjet e shpejta sy (me qepalla të mbyllura). Prandaj, gjumi i ëndërruar quhet edhe gjumë i lëvizjes së shpejtë të syve (shih gjithashtu GJUMIN). EEG ju lejon të diagnostikoni disa sëmundje të trurit, në veçanti epilepsinë
(shih EPILEPSIA). Nëse regjistroni aktivitetin elektrik të trurit gjatë veprimit të një stimuli të caktuar (vizual, dëgjimor ose prekës), atëherë mund të identifikoni të ashtuquajturat. potencialet e evokuara - shkarkimet sinkrone grup të caktuar neuronet që lindin si përgjigje ndaj një stimuli të jashtëm specifik. Studimi i potencialeve të evokuara bëri të mundur sqarimin e lokalizimit funksionet e trurit, në veçanti, për të lidhur funksionin e të folurit me zona të caktuara të lobeve të përkohshme dhe ballore. Ky studim gjithashtu ndihmon për të vlerësuar gjendjen sistemet shqisore në pacientët me dëmtime ndijore.
NEUROKIMIA E TRURI
Neurotransmetuesit më të rëndësishëm në tru përfshijnë acetilkolinën, norepinefrinën, serotoninën, dopaminën, glutamatin, acidi gama-aminobutirik(GABA), endorfina dhe enkefalina. Përveç këtyre substancave të njohura, truri ndoshta funksionon nje numer i madh i të tjera të pa studiuara ende. Disa neurotransmetues veprojnë vetëm në zona të caktuara të trurit. Kështu, endorfinat dhe enkefalinat gjenden vetëm në rrugët që përçojnë impulset e dhimbjes. Neurotransmetues të tjerë, të tillë si glutamati ose GABA, janë më të shpërndarë.
Veprimi i neurotransmetuesve. Siç u përmend tashmë, neurotransmetuesit, që veprojnë në membranën postinaptike, ndryshojnë përçueshmërinë e saj për jonet. Kjo shpesh ndodh nëpërmjet aktivizimit të një sistemi të dytë të dërguarit në neuronin postinaptik, siç është adenozina monofosfati ciklik (cAMP). Veprimi i neurotransmetuesve mund të modifikohet nga një klasë tjetër neurokimikash - neuromoduluesit peptide. Të lëshuara nga membrana presinaptike njëkohësisht me transmetuesin, ato kanë aftësinë të rrisin ose ndryshojnë ndryshe efektin e transmetuesve në membranën postinaptike. E rëndësishme ka një sistem endorfin-enkefalinë të zbuluar së fundmi. Enkefalinat dhe endorfinat janë peptide të vogla që pengojnë përcjelljen e impulseve të dhimbjes duke u lidhur me receptorët në sistemin nervor qendror, duke përfshirë zonat më të larta të korteksit. Kjo familje neurotransmetuesish shtyp perceptimin subjektiv të dhimbjes. Droga psikoaktive- substanca që mund të lidhen në mënyrë specifike me receptorë të caktuar në tru dhe të shkaktojnë ndryshime në sjellje. Janë identifikuar disa mekanizma të veprimit të tyre. Disa ndikojnë në sintezën e neurotransmetuesve, të tjerë ndikojnë në grumbullimin dhe lirimin e tyre nga vezikulat sinaptike (për shembull, amfetamina shkakton çlirimin e shpejtë të norepinefrinës). Mekanizmi i tretë është të lidhet me receptorët dhe të imitojë veprimin e një neurotransmetuesi natyror, për shembull, efekti i LSD (dietilamid i acidit lisergjik) i atribuohet aftësisë së tij për t'u lidhur me receptorët e serotoninës. Lloji i katërt i veprimit të drogës është bllokada e receptorëve, d.m.th. antagonizmi me neurotransmetuesit. Të tilla të përdorura gjerësisht antipsikotikët, si fenotiazinat (për shembull, klorpromazina ose aminoazina), bllokojnë receptorët e dopaminës dhe në këtë mënyrë zvogëlojnë efektin e dopaminës në neuronet postinaptike. Së fundi, mekanizmi i fundit i përbashkët i veprimit është frenimi i inaktivizimit të neurotransmetuesve (shumë pesticide ndërhyjnë në inaktivizimin e acetilkolinës). Prej kohësh dihet se morfina (një produkt i pastruar i lulëkuqes së opiumit) ka jo vetëm një efekt të theksuar analgjezik, por edhe veti të shkaktojë eufori. Kjo është arsyeja pse përdoret si ilaç. Efekti i morfinës shoqërohet me aftësinë e saj për t'u lidhur me receptorët e sistemit të njeriut endorfinë-enkefalinë (shih gjithashtu DRUG). Ky është vetëm një nga shembujt e shumtë që Substanca kimike me origjinë biologjike të ndryshme (në këtë rast, bimë) mund të ndikojë në funksionimin e trurit të kafshëve dhe njerëzve, duke ndërvepruar me sisteme specifike neurotransmetuese. Një shembull tjetër i njohur është curare, e cila rrjedh nga një bimë tropikale dhe mund të bllokojë receptorët e acetilkolinës. indianët Amerika Jugore ata lyenin majat e shigjetave me curare, duke përdorur efektin e tij paralizues që lidhet me bllokimin e transmetimit neuromuskular.
KËRKIMET E TRURIVE
Hulumtimi i trurit është i vështirë për dy arsye kryesore. Së pari, aksesi i drejtpërdrejtë në tru, i cili mbrohet mirë nga kafka, nuk është i mundur. Së dyti, neuronet e trurit nuk rigjenerohen, kështu që çdo ndërhyrje mund të çojë në dëmtime të pakthyeshme. Pavarësisht këtyre vështirësive, kërkimet mbi trurin dhe disa forma të trajtimit të tij (kryesisht neurokirurgjia) janë të njohura që nga kohërat e lashta. Gjetjet arkeologjike tregojnë se tashmë në kohët e lashta njeriu kryente kraniotomi për të pasur akses në tru. Hulumtimi veçanërisht intensiv i trurit u krye gjatë periudhave të luftës, kur mund të vëreheshin një sërë lëndimesh traumatike të trurit. Dëmtimi i trurit si rezultat i një plage në pjesën e përparme ose një dëmtimi i marrë në kohë paqeje është një lloj analog i një eksperimenti në të cilin zona të caktuara të trurit shkatërrohen. Sepse është e vetmja gjë formë e mundshme"eksperiment" në trurin e njeriut, të tjerët metodë e rëndësishme Hulumtimi filloi me eksperimente në kafshë laboratorike. Duke vëzhguar pasojat e sjelljes ose fiziologjike të dëmtimit të një strukture të caktuar të trurit, mund të gjykohet funksioni i tij. Aktiviteti elektrik i trurit te kafshët eksperimentale regjistrohet duke përdorur elektroda të vendosura në sipërfaqen e kokës ose trurit ose të futura në substancën e trurit. Në këtë mënyrë, është e mundur të përcaktohet aktiviteti i grupeve të vogla të neuroneve ose neuroneve individuale, si dhe të zbulohen ndryshimet në rrjedhat e joneve nëpër membranë. Duke përdorur një pajisje stereotaktike, e cila ju lejon të futni një elektrodë në një pikë të caktuar të trurit, ekzaminohen pjesët e thella të paarritshme të tij. Një qasje tjetër është heqja e pjesëve të vogla të indit të gjallë të trurit, pastaj mbajtja e tij në formën e një seksioni të vendosur në një mjedis ushqyes, ose qelizat izolohen dhe studiohen në kulturat qelizore. Në rastin e parë, është e mundur të studiohet ndërveprimi i neuroneve, në të dytën - aktiviteti jetësor i qelizave individuale. Kur studiohet aktiviteti elektrik i neuroneve individuale ose grupeve të tyre në zona të ndryshme të trurit, zakonisht regjistrohet fillimisht aktiviteti fillestar, pastaj përcaktohet efekti i një ndikimi të veçantë në funksionin e qelizave. Një metodë tjetër përdor një impuls elektrik përmes një elektrode të implantuar për të aktivizuar artificialisht neuronet aty pranë. Në këtë mënyrë ju mund të studioni efektin e zonave të caktuara të trurit në zona të tjera të trurit. Kjo metodë e stimulimit elektrik është dëshmuar e dobishme në studimin e sistemeve aktivizuese të trungut të trurit që kalojnë truri i mesëm; përdoret gjithashtu kur përpiqemi të kuptojmë se si ndodhin proceset e të mësuarit dhe të kujtesës në nivelin sinaptik. Tashmë njëqind vjet më parë u bë e qartë se funksionet e hemisferës së majtë dhe të djathtë janë të ndryshme. Kirurgu francez P. Broca, duke vëzhguar pacientët me aksident cerebrovaskular (infarkti), zbuloi se vetëm pacientët me dëmtim të hemisferës së majtë vuanin nga çrregullime të të folurit. Më pas, studimet e specializimit të hemisferës vazhduan duke përdorur metoda të tjera, si regjistrimi i EEG dhe potencialet e evokuara. Vitet e fundit janë përdorur teknologji të sofistikuara për të marrë imazhe (vizualizim) të trurit. Kështu, tomografia e kompjuterizuar (CT) ka revolucionarizuar neurologjinë klinike, duke bërë të mundur marrjen e imazheve të detajuara intravitale (shtresë pas shtrese) të strukturave të trurit. Një tjetër teknikë imazherike, tomografia e emetimit të pozitronit (PET), ofron një pamje të aktivitetit metabolik të trurit. Në këtë rast, një personi injektohet me një radioizotop jetëshkurtër, i cili grumbullohet në pjesë të ndryshme të trurit dhe sa më shumë, aq më i lartë është aktiviteti i tyre metabolik. Duke përdorur PET, u tregua gjithashtu se funksionet e të folurit në shumicën e atyre që u ekzaminuan ishin të lidhura me hemisferën e majtë. Për shkak se truri funksionon duke përdorur një numër të madh strukturash paralele, PET ofron informacion rreth funksionit të trurit që nuk mund të merret duke përdorur elektroda të vetme. Si rregull, studimet e trurit kryhen duke përdorur një kompleks metodash. Për shembull, neuroshkencëtari amerikan R. Sperry dhe stafi i tij si procedurë mjekësore kryer transeksionin e corpus callosum (një tufë aksonesh që lidhin të dy hemisferat) në disa pacientë me epilepsi. Më pas, specializimi i hemisferave u studiua në këta pacientë me tru të ndarë. U zbulua se hemisfera dominante (zakonisht e majtë) është kryesisht përgjegjëse për të folurin dhe funksionet e tjera logjike dhe analitike, ndërsa hemisfera jo dominante analizon parametrat hapësinor-kohorë të mjedisit të jashtëm. Pra, aktivizohet kur dëgjojmë muzikë. Modeli i mozaikut të aktivitetit të trurit sugjeron që zona të shumta të specializuara ekzistojnë brenda korteksit dhe strukturave nënkortikale; aktiviteti i njëkohshëm i këtyre zonave mbështet konceptin e trurit si një pajisje llogaritëse përpunuese paralele. Me ardhjen e metodave të reja kërkimore, idetë rreth funksionit të trurit ka të ngjarë të ndryshojnë. Përdorimi i pajisjeve që bëjnë të mundur marrjen e një "harte" të aktivitetit metabolik të pjesëve të ndryshme të trurit, si dhe përdorimi i qasjeve gjenetike molekulare duhet të thellojë njohuritë tona për proceset që ndodhin në tru.
Shiko gjithashtu NEUROPSIKOLOGJIA.
ANATOMI KRAHASUESE
Struktura e trurit të llojeve të ndryshme vertebrore është jashtëzakonisht e ngjashme. Kur krahasohet në nivelin neuronal, ka ngjashmëri të qarta në karakteristika të tilla si neurotransmetuesit e përdorur, luhatjet në përqendrimet e joneve, llojet e qelizave dhe funksionet fiziologjike. Dallimet themelore zbulohen vetëm kur krahasohen me jovertebrorët. Neuronet jovertebrore janë shumë më të mëdha; shpesh ato lidhen me njëra-tjetrën jo me anë kimike, por me sinapse elektrike, të cilat rrallë gjenden në trurin e njeriut. Në sistemin nervor të jovertebrorëve, zbulohen disa neurotransmetues që nuk janë karakteristikë për vertebrorët. Ndër vertebrorët, ndryshimet në strukturën e trurit kanë të bëjnë kryesisht me marrëdhëniet e strukturave të tij individuale. Duke vlerësuar ngjashmëritë dhe ndryshimet në trurin e peshqve, amfibëve, zvarranikëve, zogjve dhe gjitarëve (përfshirë njerëzit), mund të nxirren disa modele të përgjithshme. Së pari, në të gjitha këto kafshë struktura dhe funksionet e neuroneve janë të njëjta. Së dyti, struktura dhe funksionet e palcës kurrizore dhe trungut janë shumë të ngjashme. Së treti, evolucioni i gjitarëve shoqërohet me një rritje të theksuar të strukturave kortikale, të cilat arrijnë zhvillimin e tyre maksimal te primatët. Në amfibët, lëvorja është vetëm një pjesë të vogël truri, kurse tek njeriu është struktura dominuese. Sidoqoftë, besohet se parimet e funksionimit të trurit të të gjithë vertebrorëve janë pothuajse të njëjta. Dallimet përcaktohen nga numri i lidhjeve dhe ndërveprimeve ndërneurone, që është më i lartë sa më kompleks të jetë i organizuar truri. Shiko gjithashtu

Truri i njeriut është mekanizmi biologjik më kompleks që rregullon dhe koordinon të gjitha funksionet jetësore. Si funksionon truri dhe sa për qind është i përfshirë. Cilat janë mekanizmat e funksionimit të tij dhe si mund ta ndihmojmë trurin të punojë më me efikasitet?

Truri i njeriut quhet më kompleksi mekanizmi biologjik të cilat natyra i krijoi. Ai rregullon dhe koordinon të gjitha funksionet jetësore të njeriut dhe kontrollon sjelljen e tij.

Të gjitha mendimet dhe ndjenjat, dëshirat dhe ndjesitë janë të lidhura me punën e tij. Nëse truri ndalon së funksionuari, një person bie në një gjendje vegjetative: ai humbet aftësinë për të ndjerë çdo gjë, për të reaguar ndaj çdo gjëje dhe aftësinë për të vepruar, me një fjalë -.

Është e pamundur të japësh një përgjigje të plotë se si truri është i strukturuar dhe si funksionon. Misteret fillojnë me pyetjen se si ai u krijua dhe përfundojnë me pyetjet për lidhjet e tij me të padukshmen. botë delikate Univers, të cilat ndikojnë në thellësitë e nënvetëdijes njerëzore. Nuk ka gjasa që potenciali i tij të realizohet plotësisht. Kështu ndodhi që ky mekanizëm i përsosur duhet të studiojë veten.

Si funksionon truri i njeriut?

Truri mesatar i të rriturve peshon 1.5 kg, që është vetëm 2% e peshë totale Trupat. (Megjithatë, është vërtetuar se niveli i inteligjencës dhe inteligjencës është i pavarur nga pesha e trurit.) Rezervat e tij të energjisë janë shumë të vogla, kështu që varet shumë nga furnizimi me oksigjen. I gjithë truri është i përshkuar me më shumë se njëqind mijë enët e gjakut– kështu thith 20% të oksigjenit të marrë nga mushkëritë.

Nëse papritmas një person duhet të jetë i uritur për ndonjë arsye, truri i tij është i fundit që vuan, pasi shumica e lëndëve ushqyese janë të drejtuara për të ruajtur funksionimin e tij. Me një humbje prej 50% të peshës trupore, truri humbet vetëm 15% të peshës së tij.

Këto fakte tregojnë se truri zë një pozicion të privilegjuar në trupin e njeriut. Nga bota e jashtme, indet e tij delikate mbrohen nga kraniumi, por brenda tij mbrohet nga tronditjet nga lëngu cerebrospinal.

Truri është i mbuluar me një shtresë të hollë gri me groove dhe konvolucione - ky është korteksi cerebral. Këtu ndodhet qendra e tij e të menduarit. Lëvorja përfaqëson ind nervor, i përbërë nga disa miliardë neurone, falë të cilave bëhen lidhje direkte dhe reagime - informacioni nga organet shqisore hyn në korteks dhe pas përpunimit dërgohet përsëri në formën e komandave për veprimin e pjesëve të ndryshme të trupit.

70% e trurit përbëhet nga hemisferat cerebrale - djathtas dhe majtas. Ata janë të lidhur nga corpus callosum, falë të cilit ata mund të shkëmbejnë informacion. Hemisfera e djathtë dhe e majtë janë simetrike dhe përfaqësojnë, si të thuash, 2 trura, secili prej të cilëve menaxhon proceset e veta dhe në të njëjtën kohë ata ndihmojnë njëri-tjetrin.

E drejta dhe hemisferën e majtë përbëhet nga lobet ballore, parietale, okupitale dhe temporale. Në secilën prej tyre ka qendra përgjegjëse për aktivitete të caktuara: kohore - për dëgjim dhe të folur; okupital - për ndjesi vizuale, frontale - për aktivitet motorik, parietal - për ndjesi trupore. Nën lobet okupitale të hemisferave ndodhet tru i vogël, i cili është përgjegjës për koordinimin e lëvizjeve dhe ekuilibrin e trupit. Dhe nën korteksin cerebral është talamusi, i cili kontrollon vëmendjen dhe zgjimin, dhe hipotalamusi, i cili rregullon proceset e vetë-rregullimit të trupit.

Ky është vetëm përshkrimi më sipërfaqësor i të tillëve organi më kompleks si truri i njeriut. Dhe nëse nga pikëpamja e fiziologjisë është larg nga studimi i plotë, atëherë dihet edhe më pak se si ndodhin proceset mendore në të. Njerëzit janë të shqetësuar për pyetjen: jeta shpirtërore e një personi, mendimet, ndjenjat dhe emocionet e tij janë pasojë e proceseve fizike dhe kimike që ndodhin tek ai, apo është diçka tjetër - ende e pa studiuar dhe misterioze

Është kurioze që në shekullin e 19-të. një arkimandrit Boris, në esenë e tij "Mbi pamundësinë e një shpjegimi thjesht fiziologjik të jetës mendore të njeriut", argumentoi se pavarësisht nga fakti se jeta e shpirtit është rezultat i punës së trurit, dukuritë psikike"Kanë ekzistencën e tyre të vërtetë jashtë trurit." Megjithatë, në çfarë mënyre, "kjo është e panjohur për ne". Me të pajtohen edhe njerëzit e shkencës, për shembull, fiziologu nga Anglia Charles Sherrington. Ai besonte se mendimi lind jashtë materies, por për shkak se ai lind në kokat e njerëzve, ata mendojnë se e kanë prodhuar vetë.

Në çfarë përqindje punon truri i njeriut?

Shkencëtarët janë përpjekur vazhdimisht të vlerësojnë se sa funksionon truri i njeriut, dhe si rezultat i hulumtimit të tyre, shumë teori të rreme u ngritën në shekullin e kaluar. Sipas njërit prej tyre, besohej se një person përdor vetëm 3% të potencialit të tij, ndërsa të tjerët argumentuan se 15-20 për qind.

Miti i 10% të trurit

Në vitin 1936, në parathënien e librit "" shkrimtari amerikan Lowell Thomas shkroi "Profesor William James thotë se njerëzit përdorin aftësitë e tyre mendore".

Neuroshkencëtari Barry Gordon e karakterizon mitin si "qesharakisht të gabuar", duke shtuar: "Ne përdorim pothuajse çdo pjesë të trurit dhe ai është aktiv pothuajse gjatë gjithë kohës". Barry Beyerstein argumenton kundër mitit dhjetë përqind:

  1. Studimet e dëmtimit të trurit: Nëse 90% e trurit nuk përdoret normalisht, dëmtimi i këtyre pjesëve nuk duhet të ndikojë në funksionin e tij. Praktika tregon se nuk ka pothuajse asnjë zonë që mund të dëmtohet pa humbje të aftësive. Edhe dëmtimi i vogël mund të ketë pasoja të mëdha.
  2. Truri është mjaft i shtrenjtë për trupin për sa i përket konsumit të oksigjenit dhe lëndëve ushqyese. Mund të kërkojë deri në 20% të energjisë totale të trupit, ndërsa përbën vetëm 2% të masës. Nëse 90% nuk ​​do të nevojiteshin, njerëzit me tru më të vogël dhe më efikas do të kishin një avantazh evolucionar - pjesa tjetër do ta kishte më të vështirë t'i nënshtrohej përzgjedhjes natyrore. Nga kjo është gjithashtu e qartë se një tru kaq i madh nuk do të mund të shfaqej as nëse nuk do të kishte nevojë për të.
  3. Skanimi: Teknologjitë si tomografia me emetim pozitron dhe imazhet funksionale të rezonancës magnetike bëjnë të mundur vëzhgimin e funksionimit të trurit të gjallë. Ata treguan se edhe gjatë gjumit ka njëfarë aktiviteti në tru. Zonat "të verbëra" shfaqen vetëm në rastet e dëmtimit të rëndë.
  4. Lokalizimi i funksioneve: në vend që të jetë një masë e vetme, truri ndahet në seksione që kryejnë funksione të ndryshme. U shpenzuan shumë vite për të përcaktuar funksionet e secilit departament dhe nuk u gjet asnjë departament që nuk kryente asnjë funksion.
  5. Analiza mikrostrukturore: Kur regjistrojnë aktivitetin e neuroneve individuale, shkencëtarët vëzhgojnë aktivitetin jetësor të një qelize të vetme. Nëse 90% e trurit do të ishte boshe, do të vihej re menjëherë.
  6. Sëmundjet neuronale: Qelizat e trurit që nuk përdoren kanë tendencë të degjenerojnë. Prandaj, nëse 90% e trurit do të ishte joaktiv, atëherë një autopsi e një truri të rritur do të tregonte degjenerim masiv.

Një argument tjetër është se madhësia e madhe truri kërkon një zmadhim të kafkës, gjë që rrit rrezikun e vdekjes në lindje. Një presion i tillë sigurisht që do ta çlironte popullsinë nga truri i tepërt. Kështu, rezulton se ne përdorim 100% të trurit në tërësi, por çdo detyrë përdor zonën e vet dhe shumë më pak përqindje.

Si fillon aktiviteti mendor?

Shkencëtarët modernë po përpiqen gjithashtu të kuptojnë se si funksionon truri i njeriut nga pikëpamja e proceseve të mendimit që ndodhin në të. Në fund të fundit, duke ditur se si mendon truri, mund të kuptoni se si ta stimuloni punën e tij. Pra, që truri të fillojë të mendojë, duhet të hyjë informacioni, domethënë duhet të ketë diçka për të menduar. Kështu, të fillosh të mendosh do të thotë të fillosh të operosh me informacionin e disponueshëm.

Si hyn informacioni në tru?

1. Informacioni fillestar është ndijor - ai perceptohet nga shqisat, dhe është ajo që ne shohim, dëgjojmë dhe ndjejmë. Sa më shumë vëmendja të përqendrohet në ndjesitë shqisore, aq më shumë informacion do të ruhet në kujtesë. Dhe vëmendja rritet kur një person është i interesuar për diçka. Për shembull, nëse ai vazhdimisht shkon në punë në të njëjtën mënyrë, truri i tij duket se shkon në letargji dhe përdoret në rreth 5%. Nëse ai ndryshon rrugën, truri "zgjohet" për të perceptuar informacione të reja

2. Pëlqejeni këtë pamje me prekje informacioni ruhet në memorie vetëm për një kohë të shkurtër, sepse ai vjen mjaft. Truri duhet të ndajë më të rëndësishmen nga më pak e rëndësishme në mënyrë që të kalojë më të rëndësishmen nga kujtesa afatshkurtër në atë afatgjatë. Për këtë është e nevojshme që veti të ndryshme objekte të bashkuara dhe të formuara në një imazh. Për shembull, për të kujtuar emrin e një të njohuri të ri ose numrin e tij të telefonit, është e nevojshme të lidhni informacionin e dëgjuar dhe parë me pamjen e tij, rrethanat e takimit etj.

4. Stoku i akumuluar i imazheve dhe koncepteve të pajisura me kuptim personal bën të mundur realizimin operacionet mendore, duke ju lejuar të depërtoni thellë në problem dhe të zgjidhni probleme të caktuara.

5. Forma e të menduarit është një gjykim (ose deklaratë) - një mendim për një objekt në të cilin karakteristikat e tij zbulohen përmes mohimit ose pohimit.

6. Në bazë të gjykimeve njeriu nxjerr një përfundim. Për shembull, duke parë pellgje në rrugë në mëngjes, ai arrin në përfundimin se natën binte shi.

Si ta ndihmoni trurin tuaj të funksionojë në mënyrë më efikase?

1. Përpunimi i të gjithë informacionit: marrja, transmetimi dhe transmetimi i tij në qeliza të tjera kryhet nga neuronet e vendosura në korteksin cerebral. Një i porsalindur ka më shumë neurone se një i rritur, por pavarësisht kësaj, ai praktikisht nuk mund të dëgjojë ose të shohë.

Sytë e tij shohin dritë, por truri i tij nuk e kupton këtë, sepse lidhjet me neuronet e tjera nuk janë krijuar ende që informacioni të shkojë më tej - në korteksin cerebral. Teksa formohen, fëmija fillimisht do të dallojë dritën, pastaj siluetat, ngjyrat etj. Sa më të larmishme dhe më të shndritshme të jenë objektet rreth tij, aq më shpejt krijohen lidhje të tilla dhe aq më mirë do të funksionojë pjesa e trurit që lidhet me shikimin.

Është kurioze që nëse për ndonjë arsye (për shembull, për shkak të lëndimit ose sëmundjes) një fëmijë nuk sheh në foshnjëri, atëherë lidhjet midis neuroneve në trurin e tij nuk do të formohen kurrë dhe ai kurrë nuk do të mësojë të shohë. Sytë e tij do të jenë të shëndetshëm, do të shohë dritë, por do të mbetet i verbër, sepse lidhjet nervore që japin sinjalin në tru mund të formohen pothuajse gjithmonë vetëm në fëmijëri.

E njëjta gjë vlen edhe për dëgjimin dhe, në një masë më të vogël, për aftësitë e tjera: prekjen, nuhatjen, aftësinë për të folur, për të lundruar, etj. Kjo është, padyshim, ekziston një periudhë e caktuar kur lidhjet nervore të nevojshme për zhvillimin e shikimit, formohen dëgjimi etj.

Kështu, në mënyrë që truri të funksionojë në mënyrë efektive, ai duhet të trajnohet që në fëmijëri. Sa më i ri të jetë truri, aq më i ndjeshëm është. Dhe sa më pak ta ngarkoni, aq më keq do të funksionojë. Të gjithë e dimë se nëse nuk i stërvitni muskujt tuaj, ata përfundimisht do të bëhen të dobët dhe do të fillojnë të atrofizohen. E njëjta gjë vlen edhe për trurin: nëse ndaloni së ngarkuari, qelizat përgjegjëse për proceset e të menduarit do të fillojnë të vdesin. Tek njerëzit që trajnojnë trurin e tyre, një përkeqësim i funksionimit të tij vërehet vetëm në pleqëri.

2. Mos harroni të ushqyerit – trurit i nevojiten ushqime që përmbajnë acid yndyror Omega-3 (kjo është yndyrore peshk deti- salmon, salmon, skumbri, arra) (shih ""). Dhe ushqimet që përmbajnë yndyrna trans (margarinë, patate të skuqura, kriker, ëmbëlsira etj.) janë të dëmshme për të.

Historia e shkencës kompjuterike në tërësi zbret në faktin se shkencëtarët po përpiqen të kuptojnë se si funksionon truri i njeriut dhe të rikrijojnë diçka të ngjashme në aftësitë e tij. Si e studiojnë saktësisht shkencëtarët? Le të imagjinojmë që në shekullin e 21-të, alienët mbërrijnë në Tokë, pa i parë kurrë kompjuterët me të cilët jemi mësuar, dhe të përpiqemi të studiojmë strukturën e një kompjuteri të tillë. Me shumë mundësi, ata do të fillojnë duke matur tensionet në përcjellës dhe do të zbulojnë se të dhënat transmetohen në formë binare: vlera e saktë e tensionit nuk është e rëndësishme, vetëm prania ose mungesa e tij është e rëndësishme. Atëherë ndoshta ata do të kuptojnë se të gjitha qarqet elektronike përbëhen nga të njëjtat "porta logjike" që kanë një hyrje dhe një dalje, dhe sinjali brenda qarkut udhëton gjithmonë në të njëjtin drejtim. Nëse alienët janë mjaft të zgjuar, ata do të jenë në gjendje të kuptojnë se si funksionojnë qarqet e kombinuara - vetëm ata janë të mjaftueshëm për të ndërtuar pajisje kompjuterike relativisht komplekse. Ndoshta alienët do të kuptojnë rolin e sinjalit të orës dhe reagimit; por nuk ka gjasa që ata të jenë në gjendje, kur studiojnë një procesor modern, të njohin në të një arkitekturë von Neumann me memorie të përbashkët, një numërues programi, një grup regjistrash, etj. Fakti është se pas dyzet vitesh ndjekjeje të performancës, një hierarki e tërë "kujtimesh" me protokolle të zgjuar sinkronizimi midis tyre u shfaq në procesorë; disa tubacione paralele të pajisura me parashikues të degëve, në mënyrë që koncepti i "numëruesit të programit" në fakt të humbasë kuptimin e tij; Çdo udhëzim ka përmbajtjen e tij të regjistrit të lidhur me të, etj. Për të zbatuar një mikroprocesor, mjaftojnë disa mijëra transistorë; që produktiviteti i tij të arrijë nivelin me të cilin jemi mësuar, kërkohen qindra milionë. Qëllimi i këtij shembulli është që t'i përgjigjemi pyetjes "si funksionon një kompjuter?" nuk ka nevojë të kuptohet funksionimi i qindra miliona tranzistorëve: ata vetëm errësojnë idenë e thjeshtë që qëndron në themel të arkitekturës së kompjuterëve tanë.

Modelimi i neuroneve

Korteksi cerebral i njeriut përbëhet nga rreth njëqind miliardë neurone. Historikisht, shkencëtarët që studiojnë funksionimin e trurit janë përpjekur të mbulojnë të gjithë këtë strukturë kolosale me teorinë e tyre. Struktura e trurit përshkruhet në mënyrë hierarkike: korteksi përbëhet nga lobe, lobet përbëhen nga "hiperkolona", ato përbëhen nga "minikolona"... Një minikolona përbëhet nga rreth njëqind neurone individuale.

Për analogji me strukturën e një kompjuteri, shumica dërrmuese e këtyre neuroneve nevojiten për shpejtësi dhe efikasitet, për rezistencë ndaj dështimeve, etj.; por parimet bazë të trurit janë po aq të pamundura për t'u zbuluar me mikroskop, ashtu siç është e pamundur të zbulohet numëruesi i programit duke ekzaminuar një mikroprocesor nën mikroskop. Prandaj, një qasje më e frytshme është të përpiqemi të kuptojmë trurin në nivelin më të ulët, në nivelin e neuroneve individuale dhe kolonave të tyre; dhe më pas, bazuar në vetitë e tyre, përpiquni të merrni me mend se si mund të funksiononte i gjithë truri. Diçka e tillë, alienët, pasi kanë kuptuar funksionimin e portave logjike, përfundimisht mund të ndërtojnë një procesor të thjeshtë prej tyre - dhe të sigurohen që ai të jetë i barabartë në aftësitë e tij me procesorët e vërtetë, edhe pse ata janë shumë më kompleks dhe më të fuqishëm.

Në foton pak më lart, trupi neurona (majtas) - një pikë e vogël e kuqe në fund; gjithë pjesa tjetër - dendritet, "hyrjet" e neuronit dhe një akson, "dalje". Pikat shumëngjyrëshe përgjatë dendriteve janë sinapset, me anë të së cilës neuroni lidhet me aksonet e neuroneve të tjera. Funksionimi i neuroneve përshkruhet shumë thjesht: kur një "goditje" e tensionit mbi një nivel pragu ndodh në një akson (kohëzgjatja tipike e pikës është 1 ms, niveli 100 mV), sinapsi "shpërton" dhe rritja e tensionit kalon në dendrit. . Në këtë rast, rritja "zbutet": së pari, voltazhi rritet në rreth 1 mV mbi 5..20 ms, pastaj zbehet në mënyrë eksponenciale; kështu, kohëzgjatja e shpërthimit zgjatet në ~ 50 ms.

Nëse disa sinapse të një neuroni aktivizohen me një interval të shkurtër kohor, atëherë "shpërthimet e lëmuara" të ngacmuara në neuron nga secili prej tyre shtohen. Së fundi, nëse mjaft sinapse janë aktive në të njëjtën kohë, atëherë voltazhi në neuron ngrihet mbi nivelin e pragut dhe akson i tij "depërton" sinapset e neuroneve të lidhur me të.

Sa më të fuqishme të ishin shpërthimet fillestare, aq më shpejt rriten shpërthimet e lëmuara dhe aq më e shkurtër do të jetë vonesa derisa të aktivizohen neuronet e ardhshme.

Për më tepër, ekzistojnë "neurone frenues", aktivizimi i të cilave ul Tensioni i përgjithshëm në neuronet e lidhura me të. Neurone të tillë frenues përbëjnë 15..25% të numrit të përgjithshëm.

Çdo neuron ka mijëra sinapse; por në çdo kohë jo më shumë se një e dhjeta e të gjitha sinapseve janë aktive. Koha e reagimit të neuronit - njësi ms; i njëjti rend vonese për përhapjen e sinjalit përgjatë dendritit, d.m.th. këto vonesa kanë një ndikim të rëndësishëm në funksionimin e neuronit. Më në fund, një palë neurone fqinje, si rregull, është e lidhur jo me një sinapsë, por me rreth një duzinë - secila me distancën e vet në trupat e të dy neuroneve, dhe për këtë arsye me kohëzgjatjen e vet të vonesës. Në ilustrimin në të djathtë, dy neurone, të paraqitur në të kuqe dhe blu, janë të lidhur nga gjashtë sinapse.

Çdo sinapsë ka "rezistencën" e vet, e cila zvogëlon sinjalin në hyrje (në shembullin e mësipërm - nga 100mV në 1mV). Kjo rezistencë rregullohet në mënyrë dinamike: nëse aktivizohet sinapsi pak më parë aktivizimi i aksonit - atëherë, me sa duket, sinjali nga kjo sinapsë lidhet mirë me daljen e përgjithshme, kështu që rezistenca ulet dhe sinjali do të japë një kontribut më të madh në tensionin në neuron. Nëse aktivizohet sinapsi Menjëherë pas aktivizimi i aksonit - atëherë, me sa duket, sinjali nga kjo sinapsë nuk ishte i lidhur me aktivizimin e aksonit, kështu që rezistenca e sinapsit rritet. Nëse dy neurone janë të lidhur nga disa sinapse me kohëzgjatje të ndryshme vonese, atëherë ky rregullim i rezistencës ju lejon të zgjidhni vonesën optimale, ose kombinimin optimal të vonesave: sinjali fillon të arrijë pikërisht kur është më i dobishëm.

Kështu, modeli i një neuroni të miratuar nga studiuesit e rrjeteve nervore - me një lidhje të vetme midis një çifti neuronesh dhe me përhapjen e menjëhershme të një sinjali nga një neuron në tjetrin - është shumë larg pamjes biologjike. Për më tepër, rrjetet nervore tradicionale nuk funksionojnë koha shpërthime individuale dhe ato frekuenca: Sa më shpesh të rriten inputet e neuronit, aq më shpesh do të rritet dalja. Ato detaje të strukturës së neuronit që hidhen poshtë në modelin tradicional - a janë ato thelbësore apo të parëndësishme për të përshkruar punën e trurit? Neuroshkencëtarët kanë grumbulluar një sasi të madhe vëzhgimesh në lidhje me strukturën dhe sjelljen e neuroneve - por cilat nga këto vëzhgime hedhin dritë mbi pamjen e përgjithshme, dhe cilat janë thjesht "detaje të zbatimit" dhe - si parashikuesi i degës në procesor - nuk ndikojnë asgjë. përveç efikasitetit operacional? James beson se janë pikërisht karakteristikat kohore të ndërveprimit ndërmjet neuroneve që na lejojnë t'i afrohemi të kuptuarit të çështjes; se asinkronia është po aq e rëndësishme për funksionimin e trurit sa sinkronia është për funksionimin e kompjuterit.

Një tjetër "detaj i zbatimit" është pabesueshmëria e neuronit: me njëfarë probabiliteti ai mund të aktivizohet spontanisht, edhe nëse shuma e tensioneve në dendritet e tij nuk arrin nivelin e pragut. Falë kësaj, "stërvitja" e një kolone neuronesh mund të fillojë me çdo rezistencë mjaft të madhe në të gjitha sinapset: fillimisht, asnjë kombinim i aktivizimeve të sinapseve nuk do të çojë në aktivizimin e aksonit; atëherë shpërthimet spontane do të çojnë në një ulje të rezistencës së sinapseve që janë aktivizuar pak para këtyre shpërthimeve spontane. Në këtë mënyrë, neuroni do të fillojë të njohë "modele" specifike të shpërthimeve të hyrjes. Më e rëndësishmja, modelet i ngjashëm atyre mbi të cilat është trajnuar neuroni do të njihen gjithashtu, por pika në akson do të jetë më e dobët dhe/ose më vonë, aq më pak neuroni është "i sigurt" për rezultatin. Trajnimi i një kolone neuronesh është shumë më efikas sesa trajnimi i një rrjeti nervor konvencional: një kolonë neuronesh nuk ka nevojë për një përgjigje kontrolli për mostrat në të cilat është trajnuar - në fakt, nuk ka nevojë. njeh, A klasifikon modelet e hyrjes. Për më tepër, trajnimi i një kolone neuronesh të lokalizuara- ndryshimi në rezistencën e sinapsit varet nga sjellja e vetëm dy neuroneve të lidhur prej tij, dhe jo të tjerëve. Si rezultat i kësaj, trajnimi çon në një ndryshim të rezistencës përgjatë rrugës së sinjalit, ndërsa kur stërvitni një rrjet nervor, peshat ndryshojnë në drejtim të kundërt: nga neuronet më afër daljes në neuronet më afër hyrjes.

Për shembull, këtu është një kolonë neuronesh të trajnuar për të njohur modelin e shpërthimit (8,6,1,6,3,2,5) - vlerat tregojnë kohën e shpërthimit në secilën prej hyrjeve. Si rezultat i stërvitjes, vonesat rregullohen që të përputhen saktësisht me modelin e njohur, në mënyrë që voltazhi në akson i shkaktuar nga modeli i saktë të jetë maksimali i mundshëm (7):

E njëjta kolonë do t'i përgjigjet një modeli të ngjashëm hyrjeje (8,5,2,6,3,3,4) me një pikë më të vogël (6), dhe tensioni arrin nivelin e pragut dukshëm më vonë:

Së fundi, neuronet frenuese mund të përdoren për të zbatuar "feedback": për shembull, si në ilustrimin në të djathtë, për të shtypur shpërthimet e përsëritura në dalje kur hyrja mbetet aktive për një kohë të gjatë; ose shtypni një goditje në dalje nëse është shumë e vonuar në krahasim me sinjalet hyrëse - për ta bërë klasifikuesin më "kategorik"; ose, në një qark nervor të njohjes së modelit, kolona të ndryshme klasifikues mund të lidhen me neurone frenues, në mënyrë që aktivizimi i një klasifikuesi të shtypë automatikisht të gjithë klasifikuesit e tjerë.

Njohja e imazhit

Për të njohur numrat e shkruar me dorë nga baza e të dhënave MNIST (28x28 piksele në shkallë gri), James mblodhi një analog të një "rrjeti nervor konvolucionist" me pesë shtresa nga kolonat e klasifikuesit të përshkruar më sipër. Secila nga 64 kolonat në shtresën e parë përpunon një fragment piksel 5x5 nga imazhi origjinal; fragmente të tilla mbivendosen. Kolonat e shtresës së dytë përpunojnë katër dalje nga shtresa e parë secila, e cila korrespondon me një fragment piksel 8x8 nga imazhi origjinal. Shtresa e tretë ka vetëm katër kolona - secila korrespondon me një fragment prej 16x16 piksele. Shtresa e katërt - klasifikuesi përfundimtar - i ndan të gjitha imazhet në 16 klasa: klasa caktohet në përputhje me atë se cili prej neuroneve aktivizohet i pari. Së fundi, shtresa e pestë është një perceptron klasik që lidh 16 klasa me 10 përgjigje kontrolli.

Rrjetet neurale klasike të bazuara në MNIST arrijnë një saktësi prej 99.5% dhe madje edhe më të lartë; Por sipas James, "hiperkolona" e tij stërvitet në një numër shumë më të vogël përsëritjesh, për shkak të faktit se ndryshimet përhapen përgjatë rrugës së sinjalit, dhe për këtë arsye prekin më pak neurone. Sa i përket një rrjeti nervor klasik, zhvilluesi i një "hiperkolona" përcakton vetëm konfigurimin e lidhjeve midis neuroneve dhe të gjitha karakteristikat sasiore të hiperkolonës - d.m.th. rezistenca e sinapseve me vonesa të ndryshme - e fituar automatikisht gjatë procesit mësimor. Përveç kësaj, funksionimi i një hiperkolona kërkon një renditje të madhësisë më pak neurone sesa një rrjet nervor me aftësi të ngjashme. Nga ana tjetër, simulimi i "neuroqarqeve analoge" të tilla në një kompjuter elektronik është disi i komplikuar nga fakti se, ndryshe nga qarqet dixhitale që punojnë me sinjale diskrete dhe intervale kohore diskrete, vazhdimësia e ndryshimeve të tensionit dhe asinkronia e neuroneve janë të rëndësishme për funksionimi i neuroqarqeve. James pohon se një hap simulimi prej 0.1ms është i mjaftueshëm që njohësi i tij të funksionojë siç duhet; por ai nuk specifikoi se sa "kohë reale" kërkon trajnimi dhe funksionimi i një rrjeti nervor klasik dhe sa shumë duhet për të trajnuar dhe përdorur simulatorin e tij. Ai vetë ka qenë në pension për një kohë të gjatë dhe kohën e lirë ia kushton përmirësimit të neuroqarqeve analoge.

Truri është më kompleksi organ i organizuar person. Në fund të fundit, ai është përgjegjës për punën e të gjitha organeve, si dhe shumë procese komplekse, si kujtesa, të menduarit, ndjenjat, të folurit. Përveç kësaj, truri i njeriut është gjithashtu përgjegjës për vetëdijen. Le të kuptojmë se si funksionon truri.

Truri është organi qendror i sistemit nervor. Ajo është e vendosur në kafkë, e cila e mbron atë nga dëmtimi dhe ekspozimi ndaj temperaturës. Tek një i rritur, truri peshon mesatarisht 1.4 kg dhe në pamje duket si i madh Arre. Truri përbëhet nga lëndë gri dhe e bardhë, e cila përbëhet nga qeliza nervore dhe fibrave nervore. Neuronet dërgojnë dhe marrin sinjale elektrike në të gjitha organet e trupit përmes një rrjeti mbaresash nervore. Truri dhe palca kurrizore, si dhe mbaresat nervore në të gjithë trupin, përbëjnë sistemi nervor person.

Anatomikisht, truri përbëhet nga tre pjesë kryesore - trungu i trurit, hemisferat dhe truri i vogël. Përveç kësaj, ka gjëndra në tru sekretimi i brendshëm, të tilla si talamusi dhe hipotalamusi. Le të shohim funksionet dhe strukturën e secilës pjesë për të kuptuar më mirë se si funksionon truri i njeriut.

Hemisferat e trurit

Hemisferat e trurit janë pjesa më e madhe e tij. Ato përbëjnë afërsisht 90% të vëllimit të përgjithshëm. Hemisferat e ndajnë trurin në dy pjesë afërsisht të barabarta, të lidhura nga një urë e dendur - corpus callosum. Struktura e hemisferave përbëhet nga lëndë gri dhe e bardhë. Lëndë gri përbën sipërfaqen e trurit dhe përbëhet nga qeliza nervore komplekse që gjenerojnë impulse elektrike. Dhe lënda e bardhë, e cila ndodhet brenda hemisferave, përbëhet nga fibra nervore. Ata transmetojnë sinjale në të gjithë trupin.

Struktura komplekse e hemisferave cerebrale u lejon atyre të jenë përgjegjës për shumë funksione të trupit të njeriut, shumica e të cilave lidhen me aktivitet më të lartë mendor, për shembull, kujtesën, të menduarit, etj. Fiziologjikisht, kjo paraqet një ndarje të qartë në zona që nuk janë të dukshme nga jashtë. Çdo zonë është përgjegjëse për funksione të caktuara njerëzore. Ju mund të mësoni më shumë rreth asaj për të cilën janë përgjegjës hemisferat në një nga artikujt tanë - "".

Truri i vogël

Truri i vogël ndodhet në pjesën e pasme të trurit, pak nën pjesën e pasme të kokës. Truri i vogël merr sinjale motorike nga hemisferat, pas së cilës i rendit ato, i konkretizon dhe dërgon sinjale në muskuj ose tendina specifike. Truri i vogël është përgjegjës për lëvizjet e të dy muskujve individualë dhe për butësinë dhe koordinimin e përgjithshëm të lëvizjeve të njeriut.

Rrjedha e trurit

Rrjedha e trurit është në bazë dhe lidh trurin me palcën kurrizore. Kërcelli i trurit është përgjegjës për proceset jetike automatike si rrahjet e zemrës, tretja, temperatura e trupit, frymëmarrja etj.

Hipotalamusi dhe talamusi

Hipotalamusi është një gjëndër endokrine që është përgjegjëse për shumë funksione dhe manifestime komplekse të një personi. Për shembull, kontrollon urinë, gjumin, etjen, si dhe emocionet e forta - zemërimin, gëzimin, frikën. Hipotalamusi ndodhet në majë të trungut të trurit.

Talamusi, nga ana tjetër, është koordinatori i të gjitha gjëndrave njerëzore. Jo më i madh se një bizele, talamusi rregullon lirimin e të gjitha hormoneve në trup.

Si funksionon truri: një proces i brendshëm

Në pamje të parë, puna e trurit duket jashtëzakonisht e thjeshtë. Impulset nervore hyjnë në një hemisferë, ku lexohen dhe përpunohen. Më pas, ato dërgohen në pjesën e dëshiruar të trupit. Nga rruga, sinjalet që vijnë nga anën e djathtë trupat dërgohen në hemisferën e majtë.

Në përgjithësi, mund të themi se truri është organi që kontrollon të gjitha proceset e trupit. Me ndihmën e një rrjeti nervor, ai drejton trupin, si një përcjellës, duke treguar se çfarë dhe cili organ duhet të bëjë.

Rrjeti nervor i njeriut përbëhet nga qeliza nervore - neurone. Në strukturën e tyre, ata kanë disa hyrje - dendritë, dhe një dalje - një akson. Mund të themi se një neuron merr shumë sinjale, i përmbledh ato dhe prodhon një sinjal të përbashkët dalës, i cili transmetohet më tej. Neuronet njerëzore kanë aftësinë për të "mësuar" - gjatë rrjedhës së jetës, ata mund të ndryshojnë sasinë e tyre të pragut të sinjaleve. Kur neuronet rrisin shumën e sinjaleve, një person mëson, dhe kur shuma e sinjaleve zvogëlohet, një person harron ose humbet një aftësi.

Tani e dini se si funksionon truri. Truri besohet të jetë shumë herë më i fuqishëm se çdo kompjuter i krijuar ndonjëherë. Në trurin e njeriut ka rreth 100 miliardë qeliza nervore që vdesin dhe shfaqen vazhdimisht, dhe gjithashtu priren të zhvillohen.

Në mënyrë që truri të zhvillohet vazhdimisht, ai duhet të punojë. Ju mund të gjeni këshilla praktike për këtë në një nga artikujt tanë - "