Neuron – perspektywa hakerzy

Nie jest zbyt zwykle, że już widzisz chusteczki. Dziś są w dużej mierze oglądane jako niehigieniczne i dobrze … po prostu zwykłe brutto. Będziesz dość rozczarowany, że dowiesz się, że nie mają absolutnie nic wspólnego z tym artykułem, inne niż kilka podobieństw, które dzielą w porównaniu z neokortą. Gdybyś wyciągnąć neokortex z mózgu i rozciągnąć go na stole, najprawdopodobniej nie byłoby w stanie zobaczyć, że nie tylko jest to z grubsza wielkości dużej chusteczki; Działa również taką samą grubość.

Neokortex lub kora na krótki, jest łaciński dla “nowej skórki” lub “nowej kory” i reprezentuje najnowszą ewolucyjną zmianę mózgu ssaków. Koperuje “starego mózgu” i ma kilka grzbietów i dolin (zwanych Sulci i Gyri), które powstały z najczęściej udanej próby ewolucji, jak najwięcej kory, jak to możliwe do naszych czaszek. Podjęto obowiązki przetwarzania wejść sensorycznych i przechowywania wspomnień i słusznie. Narysuj jeden kwadratowy kwadratowy na chusteczce kory i będzie zawierał około 100 000 neuronów. Szacuje się, że typowa ludzka kora zawiera około 30 miliardów neuronów. Jeśli sprawiamy, że konserwatywne zgadnie, że każdy neuron ma 1000 synapsów, który umieściłoby całkowitą synaptyczną połączenia w swojej kory na 30 bilionów – liczba tak duża, że ​​jest dosłownie poza naszą zdolnością do zrozumienia. i najwyraźniej na tyle, aby przechowywać wszystkie wspomnienia o życiu.

W teatrze twojego umysłu pomyśl o wyciągniętym chusteczce leżącą przed tobą. To ty. Zawiera wszystko o tobie. Każda pamięć, którą tam masz. Twój głos twojego najlepszego przyjaciela, zapach twojego ulubionego jedzenia, piosenka, którą dziś rano usłyszałeś w radiu, to uczucie, kiedy masz, kiedy twoje dzieci mówią ci, że cię kochają, jest tam wszystko. Twoja kora, która niewielka jest niewielki wyglądająca chusteczka przed tobą, czyta ten artykuł w tej chwili.

Co za fantastyczna maszyna; Maszyna, która jest możliwa za pomocą specjalnego typu komórki – komórka nazywamy neuronem. W tym artykule zamierzamy zbadać, w jaki sposób neuron działa z punktu widzenia elektrycznego. Oznacza to, jak sygnały elektryczne przenoszą się z Neuron do Neuron i tworzą, kim jesteśmy.

Podstawowy neuron.

Diagram neuronu przez zaczarowane uczenie się
Pomimo fantastycznych wyczynów ludzki mózg występuje, neuron jest stosunkowo prosty, gdy sam jest obserwowany sam. Neurony są jednak żywe komórki i mają wiele z tych samych złożoności, co inne komórki – takie jak jądro, mitochondria, rybosomy i tak dalej. Każda z tych części komórkowych może być przedmiotem całej książki. Jego prostota powstaje z podstawowej pracy, którą robi – który wytwarza napięcie, gdy suma jej wejść osiąga pewien próg, co jest mniej więcej 55 mV.

Korzystając z powyższego obrazu, zbadajmymy trzy główne składniki neuronu.

Soma

Soma jest korpusem komórkowym i zawiera jądro i inne składniki typowej komórki. Istnieją różne rodzaje neuronów, których różniące cechy pochodzą z Soma. Jego rozmiar może wahać się od 4 do ponad 100 mikrometrów.

Dendryty.

Dendryty wystają z Soma i działają jako wejścia neuronu. Typowy neuron będzie miał tysiące dendrytów, z każdym podłączeniem do Axon innego neuronu. Połączenie nazywa się synapse, ale nie jest fizycznym. Istnieje różnica między końcami Dendrite i Axon zwany rozszczepem synaptycznym. Informacje są przekazywane przez szczelinę za pomocą nadajników neuronowych, które są chemikalia, takimi jak dopamina i serotonina.

Axon.

Każdy neuron ma tylko pojedynczy akson, który rozciąga się od SOMA i działa podobnie do przewodu elektrycznego. Każdy akson zakończy się włóknami końcowymi, tworząc synapsy aż 1000 innych neuronów. Axony różnią się długością i mogą dotrzeć do kilku metrów długości. Najdłuższe aksony w ludzkim ciele biegają z dna stopy do rdzenia kręgowego.

Podstawową działaniem elektrycznym neuronem jest wyprowadzenie skoków napięcia z jego Axon, gdy suma napięć wejściowych (przez jego dendryty) przekracza określony próg. A ponieważ Axon są podłączone do Dendrytów innych neuronów, kończysz tę znacznie skomplikowaną sieć neuronową.

Ponieważ wszyscy jesteśmy tu kilka typów elektronicznych, możesz myśleć o tych “skokach napięciowych” jako różnicę potencjału. Ale to nie tak działa. I tak nie w mózgu. Przyjrzyjmy się bliżej, jak energia elektryczna przepływa z Neuron do Neuron.

Potencjał działania – protokół komunikacyjny mózgu

Axon jest pokryty arkuszem mielinowym, który działa jako izolator. W arkuszu są małe przerwy w arkuszu wzdłuż długości Axon, które są nazwane na cześć jego odkrycia, zwane węzły Ranvier. Ważne jest, aby pamiętać, że te węzły są kanałami jonowymi. W pomieszczeniach na zewnątrz i wewnątrz membrany Axon istnieje koncentracja jonów potasowych i sodu. Kanały jonowe otworzą się i zamykają, tworząc lokalną różnicę w stężeniu sodu ijony potasowe.

Diagram Via Washington U.
Wszyscy powinniśmy wiedzieć, że jon jest atomem za pomocą opłaty. W stanie spoczynku stężenie jonów sodu / potasu tworzy ujemną różnicę 70 mV potencjału między zewnątrz i wewnątrz membrany Axon, a następnie jest wyższe stężenie jonów sodu na zewnątrz i wyższe stężenie jonów potasowych w środku. Soma stworzy potencjał działania, gdy zostanie osiągnięty -55 MV. W takim przypadku otworzy się kanał jonowy sodu. Pozwala to dodatnie jony sodu z zewnątrz membrany Axon, aby przeciekać wewnątrz, zmieniając stężenie jonów sodu / potasu wewnątrz Axon, który z kolei zmienia różnicę potencjału od -55 mV do około +40 mV. Ten proces znany jako depolaryzacja.

Wykres przez Waszyngton U.
Jeden po jednym kanały jonowe sodu otwierają się na całej długości Axon. Każdy z nich otwiera się tylko przez krótki czas i od razu później, jon potasu otwarty, umożliwiający pozytywne jony potasowe do poruszania się z wewnątrz membrany Axon na zewnątrz. Zmienia to stężenie jonów sodu / potasu i przynosi różnicę potencjału z powrotem do miejsca spoczynku -70 mV w procesie znanym jako repolarowanie. Fro zacznij wykończyć, proces trwa około pięciu milisekund. Proces powoduje, że spike napięcia 110 mV, aby jeździć na długości całego Axonu i nazywa się potencjałem działania. Ten skok napięcia skończy się w somie innego neuronu. Jeśli ten konkretny neuron dostanie wystarczająco dużo tych kolców, również stworzy potencjał działania. Jest to podstawowy proces, w jaki sposób wzorce elektryczne propagują się w całej kory.

Mózg ssaków, w szczególności kory, jest niesamowitą maszyną i zdolną do znacznie więcej niż nawet najmocniejszych komputerów. Zrozumienie, jak działa, da nam lepszy wgląd w budowę inteligentnych maszyn. A teraz, gdy znasz podstawowe właściwości elektryczne neuronu, jesteś w lepszej sytuacji, aby zrozumieć sztuczne sieci neuronowe.

ŹRÓDŁA

Potencjał działania w neuronach, przez YouTube

Na inteligencji, Jeff Hawkins, ISDN 978-0805078534