Es ist nicht so typisch, dass Sie Taschentücher mehr sehen können. Heute sind sie weitgehend als unhygienisch und gut angesehen … einfach nur grob. Sie werden ziemlich enttäuscht sein, um zu erfahren, dass sie mit diesem Artikel mit diesem Artikel absolut nichts zu tun haben, als ein paar Ähnlichkeiten, die sie im Vergleich zu Ihrem Neocortex teilen. Wenn Sie den Neocortex aus Ihrem Gehirn ziehen würden, und strecken Sie es auf einem Tisch aus, würden Sie höchstwahrscheinlich nicht sehen können, dass nicht nur die Größe eines großen Taschentuchs ist; Es teilt auch die gleiche Dicke.

Der Neokortex oder KORTEX-Kurzurlaub ist lateinisch für “New Rind” oder “New Bark” und stellt den jüngsten evolutionären Wandel des Säugetiergehirns dar. Es ist das “alte Gehirn” umhüllt und hat mehrere Grate und Täler (genannt Sulci und Gyri), die sich aus Evolutions meist erfolgreicher versucht, so viel Cortex wie möglich in unsere Schädel zu prägen. Es hat die Pflichten der Verarbeitung sensorischer Eingaben und lagernde Erinnerungen und zu Recht aufgehoben. Zeichnen Sie einen Millimeter-Platz auf Ihrem Handkerchief-Kortex, und es würde rund 100.000 Neuronen enthalten. Es wurde geschätzt, dass der typische menschliche Kortex rund 30 Milliarden Gesamtneuronen enthält. Wenn wir die konservative Vermutung machen, dass jedes Neuron 1.000 Synapsen hat, würde dies die totalen synaptischen Verbindungen in Ihrem Kortex mit 30 Billionen einsetzen – eine so große Zahl, dass sie buchstäblich jenseits unserer Fähigkeit zu verstehen ist. und anscheinend genug, um alle Erinnerungen an ein Leben lang zu speichern.

Denken Sie im Theater Ihres Geistes an ein ausgestrecktes Taschentuch, das vor Ihnen liegt. Du bist es. Es enthält alles über Sie. Jede Erinnerung, die Sie haben, ist da drin. Die Stimme Ihres besten Freundes, der Geruch von Ihrem Lieblingsessen, das Lied, das Sie heute morgen im Radio gehört haben, dass Sie das Gefühl haben, dass Sie kommen, wenn Ihre Kinder Ihnen sagen, dass sie Sie lieben, ist alles da. Ihr Cortex, dieses kleine unbedeutende Handtaucher vor Ihnen, liest diesen Artikel in diesem Moment liest.

Was für eine fantastische Maschine; Eine Maschine, die mit einem speziellen Zelltyp ermöglicht wird – eine Zelle, die wir ein Neuron nennen. In diesem Artikel werden wir untersuchen, wie ein Neuron von einem elektrischen Aussichtspunkt arbeitet. Das heißt, wie elektrische Signale von Neuron nach Neuron wechseln und erstellen, wer wir sind.

Ein grundlegendes Neuron.

Neuron-Diagramm über verzaubertes Lernen
Trotz der fantastischen Kunststücke, die ein menschliches Gehirn ausführt, ist das Neuron vergleichsweise einfach, wenn Sie von sich selbst beobachtet werden. Neuronen sind lebende Zellen und haben jedoch viele der gleichen Komplexität wie andere Zellen – wie ein Nukleus, mitochondria, Ribosomen usw.. Jeder dieser zellulären Teile könnte Gegenstand eines gesamten Buches sein. Seine Einfachheit ergibt sich aus dem grundlegenden Job, der es tut, was eine Spannung ausgibt, wenn die Summe seiner Eingänge einen bestimmten Schwellenwert erreicht, der ungefähr 55 mV ist.

Untersuchen wir die drei Hauptkomponenten eines Neurons.

Soma

Das Soma ist der Zellkörper und enthält den Kern und andere Komponenten einer typischen Zelle. Es gibt verschiedene Arten von Neuronen, deren unterschiedliche Eigenschaften von der Soma stammen. Seine Größe kann zwischen 4 auf über 100 Mikrometer liegen.

Dendriten

Dendriten ragen aus der Soma heraus und fungieren als Inputs des Neurons. Ein typisches Neuron hat Tausende von Dendriten, wobei jede Verbindung zu einem Axon eines anderen Neurons herstellt. Die Verbindung wird als Synapse bezeichnet, ist jedoch kein physischer. Es gibt eine Lücke zwischen den Enden des Dendrites und des Axons, der als synaptische Spalte bezeichnet wird. Die Informationen werden durch die Lücke über neuronale Sender, die Chemikalien wie Dopamin und Serotonin sind, weitergeleitet.

Axon

Jedes Neuron hat nur einen einzelnen Axon, der sich von Soma erstreckt, und wirkt einem elektrischen Draht ähnlich. Jeder Axon endet mit terminalen Fasern, wodurch Synapsen mit bis zu 1.000 anderen Neuronen bildet. Die Axone variieren in der Länge und können ein paar Meter lang erreichen. Die längsten Axone im menschlichen Körper laufen vom Boden des Fußes bis zum Rückenmark.

Der grundlegende elektrische Betrieb eines Neurons besteht darin, eine Spannungsspitze von seinem Axon auszugeben, wenn die Summe seiner Eingangsspannungen (über seine Dendriten) einen bestimmten Schwellenwert überquert. Und da die Axone mit Dendriten anderer Neuronen verbunden sind, enden Sie mit diesem weit komplizierten neuronalen Netzwerk.

Da wir hier alle ein paar elektronische Typen sind, denken Sie möglicherweise an diese “Spannungsspitzen” als einen Potenzialdifferenz. Aber so funktioniert es nicht. Sowieso nicht im Gehirn. Nehmen wir näher an, wie der Strom von Neuron nach Neuron fließt.

Aktionspotenziale – das Kommunikationsprotokoll des Gehirns

Der Axon ist in einem Myelin-Blatt bedeckt, das als Isolator wirkt. Es gibt kleine Pausen in der Folie entlang der Länge des Axons, die nach seinem Entdecker benannt sind, genannte Knoten von Ranvier. Es ist wichtig zu beachten, dass diese Knoten Ionenkanäle sind. In den Räumen ist gerade draußen und innerhalb der Axonmembran eine Konzentration von Kalium- und Natriumionen vorhanden. Die Ionenkanäle öffnen und schließen, was einen lokalen Unterschied in der Konzentration von Natrium erzeugt undKaliumionen.

Diagramm über Washington U.
Wir sollten alle wissen, dass ein Ion ein Atom mit einer Ladung ist. In einem Ruhezustand erzeugt die Natrium- / Kaliumionenkonzentration eine negative 70 mV-Unterschiedsdifferenz zwischen außen und innen der Axonmembran, wobei eine höhere Konzentration von Natriumionen außerhalb und einer höheren Konzentration von Kaliumionen innen ist. Das Soma schafft ein Aktionspotenzial, wenn -55 mV erreicht ist. Wenn dies geschieht, öffnet sich ein Natriumionenkanal. Dies ermöglicht positive Natriumionen von außerhalb der Axonmembran, um im Inneren zu steigen, wodurch die Natrium- / Kaliumionenkonzentration im Inneren des Axons wechselt, was wiederum die Differenz des Potentials von -55 mV auf etwa +40 mV ändert. Dieser Prozess ist als Depolarisation bekannt.

Grafik über Washington U.
Nacheinander öffnen sich Natriumionenkanäle entlang der gesamten Länge des Axons. Jeder wird nur für kurze Zeit geöffnet, und danach offen, Kaliumionenkanäle öffnen sich, sodass positive Kaliumionen von innen der Axonmembran nach außen bewegt werden können. Dies ändert die Konzentration von Natrium- / Kaliumionen und bringt den Unterschied des Potentialdifferenz in den Ruheplatz von -70 mV in einem als Repolarisierung bekannten Prozess zurück. FRO Beginnen Sie zu Ende, der Prozess dauert etwa fünf Millisekunden. Der Prozess bewirkt, dass ein 110 mV-Spannungsspitzen die Länge des gesamten Axons reitet, und wird ein Aktionspotential bezeichnet. Diese Spannungsspitze endet in der Soma eines anderen Neurons. Wenn dieses besondere Neuron diese Spitzen genug bekommt, schafft es auch ein Aktionspotenzial. Dies ist der grundlegende Prozess, wie elektrische Muster in der gesamten Cortex ausbreiten.

Das Säugetierhirn, insbesondere der Cortex, ist eine unglaubliche Maschine und kann weit mehr als unsere mächtigsten Computer sind. Verstehen, wie es funktioniert, gibt uns einen besseren Einblick in baulich intelligente Maschinen. Und jetzt, da Sie die grundlegenden elektrischen Eigenschaften eines Neurons kennen, sind Sie in einer besseren Position, um künstliche neuronale Netzwerke zu verstehen.

Quellen

Aktionspotenzial in Neuronen über YouTube

Auf Intelligenz, von Jeff Hawkins, ISDN 978-0805078534