Las conexiones interneuronales son contactos entre neuronas que se realizan a través de sinapsis.

Tipos de contactos interneuronales:

1. axonosomático: entre el axón y la célula del tejido diana;

2. axonodendrítico: entre el axón y la dendrita de otra neurona;

3. axonoaxonal: entre este axón y el axón de otra neurona

La principal tarea de la neurona.- recibir información, “comprenderla” y transmitirla.

Para hacer esto, la neurona está equipada con numerosas dendritas, a través de las cuales ingresa diversa información a la célula, y un solo axón: a lo largo de él, la información procesada sale de la neurona y se transmite a lo largo de la cadena nerviosa. A cierta distancia del cuerpo celular, el axón comienza a ramificarse, enviando sus procesos a otras células nerviosas, así como a sus dendritas. El número de dendritas, así como el de ramas de los axones, cambia constantemente.

Un crecimiento especialmente intenso de estos elementos se observa en los primeros cinco a siete años de vida del niño.

En consecuencia, también aumenta el número de conexiones sinápticas de las neuronas: hasta el 80% de la superficie de una célula nerviosa puede estar cubierta por sinapsis.

También se ha establecido el dinamismo de las conexiones sinápticas: algunas pueden desaparecer, otras pueden surgir. Y aquí es muy importante la carga funcional que reciben o, por el contrario, no reciben las neuronas.

El cerebro humano contiene aproximadamente 10"° neuronas, y cada una de ellas forma de 10 3 a 10 4 conexiones con otras células nerviosas. La longitud total de las vías en el sistema nervioso central es de unos 300-400 mil km, es decir, la distancia desde la Tierra a la Luna.

Convergencia de impulsos nerviososLat. converqere - reunir, converger - convergencia en una neurona de dos o más excitaciones procedentes de estímulos sensoriales (por ejemplo, sonido, luz). Hay varios tipos de convergencia.

La convergencia sensorial-biológica de los impulsos nerviosos es la convergencia en una neurona de dos o más excitaciones de estímulos sensoriales y biológicos simultáneamente (por ejemplo, sonido, hambre, luz y sed). Este tipo de convergencia es uno de los mecanismos de aprendizaje, formación de reflejos condicionados y síntesis aferente de sistemas funcionales.

La convergencia de los impulsos nerviosos es multibiológica: la convergencia en una neurona de dos o más excitaciones de estímulos biológicos (por ejemplo, hambre y dolor, sed y excitación sexual).

La convergencia eferente-aferente de los impulsos nerviosos es la convergencia de dos o más excitaciones aferentes y eferentes simultáneamente en una neurona. La excitación eferente sale de la neurona y luego, a través de varias interneuronas, regresa a la neurona e interactúa con la excitación aferente que llega a la neurona en ese momento. Este tipo de convergencia es uno de los mecanismos del aceptor del resultado de una acción (predicción de un resultado futuro), cuando se compara la excitación aferente con la excitación eferente.

Divergencia de excitaciónLat. diverqere -dirigida en diferentes direcciones- la capacidad de una sola neurona para establecer numerosas conexiones sinápticas con diversas células nerviosas. Gracias al proceso de divergencia, una misma célula puede participar en la organización de diferentes reacciones y controlar un mayor número de neuronas. Al mismo tiempo, cada neurona puede proporcionar una amplia redistribución de impulsos, lo que conduce a la irradiación de la excitación.

Oclusión. Lat. occlusum - cerrar, cerrar - la interacción de dos corrientes de impulsos entre sí. El fenómeno de la oclusión fue descrito por primera vez por C. Sherrington. Su esencia radica en la inhibición mutua de las reacciones reflejas, en las que el resultado total resulta ser significativamente menor que la suma de las reacciones que interactúan. Según Ch. Sherrington, el fenómeno de la oclusión se explica por la superposición de campos sinápticos formados por enlaces aferentes de reflejos que interactúan. Por lo tanto, con la llegada simultánea de dos influencias aferentes, el potencial postsináptico excitador es causado por cada una de ellas en parte en las mismas neuronas motoras de la médula espinal.

Suma de impulsos en los centros nerviosos En una fibra nerviosa, cada estimulación (si no es de intensidad subumbral o supraumbral) provoca un impulso de excitación. En los centros nerviosos, como demostró por primera vez I.M. Sechenov, un solo impulso en las fibras aferentes no suele provocar excitación, es decir, No se transmite a las neuronas eferentes. Para inducir un reflejo es necesaria la aplicación rápida de estímulos subumbrales, uno tras otro. Este fenómeno se llama suma temporal o secuencial. Su esencia es la siguiente. La cantidad de transmisor liberado por el terminal del axón cuando se aplica una estimulación por debajo del umbral es demasiado pequeña para causar un potencial postsináptico excitador suficiente para la despolarización crítica de la membrana. Si los impulsos subumbrales se suceden rápidamente uno tras otro en la misma sinapsis, se produce la suma de los cuantos del transmisor y, finalmente, su cantidad se vuelve suficiente para que se produzca un potencial postsináptico excitador y luego un potencial de acción. Además de la suma temporal, también es posible la suma espacial en los centros nerviosos. Se caracteriza por el hecho de que si una fibra aferente es estimulada por un estímulo de fuerza subumbral, entonces no habrá respuesta, pero si varias fibras aferentes son estimuladas por un estímulo de la misma fuerza subumbral, entonces se produce un reflejo, ya que los impulsos provenientes de varias fibras aferentes se resumen en el centro nervioso.

Irradiación de excitaciónLat. irradiare - iluminar, iluminar - la propagación del proceso de excitación de un área del sistema nervioso central a otras. Según I.P. Pavlov, la irradiación de excitación subyace a la generalización del reflejo condicionado y juega un papel importante en la formación de conexiones temporales.

La base para la irradiación de la excitación es una determinada estructura morfológica y funcional de varias partes del cerebro y, por lo tanto, la excitación se propaga a lo largo de determinadas formas y en una determinada secuencia de tiempo. La irradiación de excitación puede volverse patológica debido a la aparición de un fuerte foco de excitación y un cambio en las propiedades del tejido nervioso, lo que mejora la propagación de la excitación a lo largo de él, como ocurre, por ejemplo, con la epilepsia.

La propagación de la excitación en todas direcciones, por todos los pisos del sistema nervioso central, se debe a la presencia de una gran cantidad de colaterales. Cada axón proporciona colaterales a varias neuronas, y desde ellas las colaterales van a un número aún mayor de neuronas, y un impulso que llega al sistema nervioso central puede extenderse (irradiarse) en muchas direcciones a muchos centros.

En el tronco del encéfalo, la formación reticular tiene una cantidad colosal de conexiones y, a lo largo de su sección ascendente, la excitación se propaga casi de forma difusa a la corteza cerebral.

El siguiente principio importante de coordinación en el sistema nervioso central es principio de divergencia. Gracias a las colaterales de los axones y a las múltiples interneuronas, una neurona puede establecer numerosos contactos sinápticos con varias neuronas del sistema nervioso central. Esta capacidad de una neurona se llama divergencia o divergencia. Gracias a la divergencia, una neurona puede participar en diferentes reacciones neuronales y controlar una gran cantidad de neuronas. Además de la divergencia, también existe convergencia en el sistema nervioso central. Convergencia- esta es la convergencia de diferentes vías de impulsos nerviosos hacia una misma célula. Un caso especial de convergencia es el principio de un camino final común. Este principio fue descubierto por C. Sherrington para la neurona motora de la médula espinal. De hecho, la actividad de una neurona motora de la médula espinal está determinada por la influencia de las estructuras de la propia médula espinal, diversas aferencias de la superficie del cuerpo, mensajes de las estructuras del tronco encefálico, el cerebelo (a través del tronco encefálico), los ganglios basales. , corteza cerebral, etc.

De gran importancia en la coordinación de procesos en el sistema nervioso central es facilitación (o suma) temporal y espacial. Alivio temporal se manifiesta en un aumento de la excitabilidad de las neuronas durante los EPSP sucesivos como resultado de la estimulación rítmica de la neurona. Esto se debe a que las duraciones del EPSP duran más que el período refractario del axón. Relieve espacial en el centro nervioso se observa con estimulación simultánea de, por ejemplo, dos axones. Con la estimulación separada de cada axón, surgen EPSP subumbrales en un determinado grupo de neuronas en el centro nervioso. La estimulación conjunta de estos axones produce un mayor número de neuronas con excitación por encima del umbral (se produce una AP).

Lo opuesto al alivio en el sistema nervioso central es el fenómeno de oclusión. Oclusión– esta es la interacción de dos flujos de excitación entre sí. La oclusión fue descrita por primera vez por C. Sherrington. La esencia de la oclusión radica en la inhibición mutua de las reacciones reflejas, en las que el efecto total es significativamente menor que la suma de las reacciones que interactúan. Según C. Sherrington, el fenómeno de la oclusión se explica por la superposición de campos sinápticos formados por enlaces aferentes de reacciones interactivas. En este sentido, cuando llegan dos mensajes aferentes, el EPSP es provocado por cada uno de ellos en parte en las mismas neuronas motoras de la médula espinal. La oclusión se utiliza en experimentos electrofisiológicos para determinar el vínculo común entre dos rutas de impulso.

El principio de dominancia.

Este principio fue descubierto por A.A. Ukhtomsky. Consideró que el principio de dominancia era la base de las relaciones de coordinación emergentes. AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO. Oh-
Tomsky formuló la doctrina del dominante como principio de funcionamiento del sistema nervioso y vector del comportamiento.

En sus obras enfatizó el papel del dominante como creador de las síntesis aferentes más complejas a partir de una enorme masa de información actual. AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO. Ukhtomsky concluyó que el dominante determina la probabilidad de que ocurra una reacción refleja particular en respuesta al estímulo actual.

Un dominante es un grupo de centros nerviosos (o un sistema de reflejos) temporalmente dominante en el sistema nervioso, que determina la naturaleza de la respuesta actual del cuerpo a los estímulos externos e internos y la determinación de su comportamiento.

Como principio general de funcionamiento de los centros nerviosos, el dominante obedece a determinadas leyes. AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO. Ukhtomsky formuló las siguientes propiedades del dominante:

1) mayor excitabilidad;

2) persistencia de la excitación;

3) inercia de excitación;

4) la capacidad de resumir la excitación.

Además, el dominante es capaz de pasar a un estado inhibidor y volver a desinhibirse. El dominante, simultáneamente con la creación y el refuerzo de sí mismo, conduce a una inhibición asociada de los centros de reflejos antagónicos. La inhibición conjugada no es un proceso de supresión de todas las actividades, sino un proceso de procesamiento de esta actividad de acuerdo con la dirección del comportamiento dominante. El proceso de inhibición conjugada juega un papel importante en el proceso de formación dominante. El estado de excitación en el centro, reforzado por excitaciones de las fuentes más distantes, al ser inerte (persistente), a su vez, reduce la capacidad de otros centros para responder a impulsos que están directamente relacionados con ellos. Pero la inhibición en otros centros ocurre sólo cuando la excitación en el centro nervioso en desarrollo alcanza una magnitud suficiente. Exactamente la inhibición conjugada juega el papel más importante en la formación de un dominante, y esta inhibición debe ser oportuna, es decir, tener un significado coordinador para el trabajo de otros órganos del cuerpo en su conjunto. En cuanto al aumento de la excitabilidad, cabe señalar que no es la fuerza de la excitación en el centro, sino la capacidad de aumentar aún más la excitación bajo la influencia de un nuevo impulso entrante lo que puede hacer que el centro sea dominante. AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO. Ukhtomsky enfatiza propiedad importante del centro dominante para acumular y mantener la excitación dentro de uno mismo, que se convierte en el factor dominante en el trabajo de otros centros. Esto crea las condiciones previas para las propiedades crónicas del dominante, su inercia. Muy categóricamente A.A. Ukhtomsky habla sobre la suma de excitaciones. Él creía que el destino del dominante se decide en función de si el centro resumirá sus excitaciones bajo la influencia de lo venidero. impulsos ante él o lo encontrarán incapaz de resumir.

El papel determinante en la formación de un foco dominante lo desempeña el estado de excitación estacionaria que se desarrolla en él, que se basa en diversos procesos físicos y químicos. Un cierto nivel de excitación en estado estacionario es extremadamente importante para el desarrollo posterior de la reacción. Si este nivel de excitación es bajo, entonces una onda difusa puede elevarlo a un estado característico de dominante, es decir, crear en él una mayor excitabilidad. Si el nivel de excitación en el centro ya es alto, cuando llega una nueva ola de excitación, se produce un efecto de inhibición. AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO. Ukhtomsky no consideraba el foco dominante "como un centro de fuerte excitación". Consideró que el papel decisivo en este proceso no le corresponde a factor cuantitativo y cualitativo: mayor excitabilidad (capacidad de respuesta a las ondas entrantes de excitación y la capacidad del centro para resumir estas excitaciones). Es precisamente ese centro, el más excitable, receptivo e impresionable en este momento, el que responde a un estímulo entrante que anatómicamente ni siquiera se relaciona con él; Es precisamente un centro de este tipo, al ser el primero en entrar en funcionamiento, el que predetermina un nuevo curso de la reacción durante un período de tiempo más o menos largo. Una de las principales características del dominante es su dirección (vectoridad).

La formación de un dominante no es un proceso privilegiado de ciertos niveles del sistema nervioso: puede desarrollarse en los centros nerviosos de cualquier parte del sistema nervioso central, dependiendo de las condiciones para preparar el desarrollo de la excitación en ellos y la inhibición asociada. de reflejos antagónicos.

En sus obras dedicadas a los dominantes, A.A. Ukhtomsky utilizó el concepto. centro funcional. Esto enfatizó que las ciertas constelaciones existentes de centros interconectados, morfológicamente ampliamente dispersos por toda la masa cerebral, están funcionalmente conectados por la unidad de acciones, por su orientación vectorial hacia un resultado específico.

Al formarse gradualmente, esta constelación funcional pasa por varias etapas.

En primer lugar, la dominancia en los centros es causada por su estímulo directo (metabolitos, hormonas, electrolitos en el ambiente interno del cuerpo, influencias reflejas). En esta etapa, llamada la etapa de fortalecimiento del dominante existente predominantemente, atrae hacia sí una amplia variedad de irritaciones externas como motivos de excitación. Junto con los centros nerviosos necesarios para este acto, también participan en la constelación grupos de células extrañas mediante excitación generalizada. Este proceso bastante antieconómico revela la difusa capacidad de respuesta de la constelación dominante a diversos estímulos. Pero gradualmente, en el proceso de implementación repetida de este acto conductual, la capacidad de respuesta difusa es reemplazada por una respuesta selectiva solo a aquellas irritaciones que crearon este dominante.

La siguiente etapa es la etapa de desarrollar un estímulo adecuado para un dominante dado y al mismo tiempo la etapa de aislar objetivamente este complejo de estímulos del entorno. Como resultado, se produce una selección de técnicas biológicamente interesantes para el dominante, lo que conduce a la formación de nuevas razones adecuadas para el mismo dominante. Ahora la ejecución del acto dominante se produce de forma más económica, se inhiben los grupos nerviosos innecesarios para ello. Cuando se repiten, los dominantes se reproducen en un único ritmo de excitación característico únicamente de ellos.

La unidad de acción se logra mediante la capacidad de un conjunto determinado de formaciones nerviosas de influirse mutuamente entre sí desde el punto de vista de la adquisición del ritmo, es decir, la sincronización de la actividad de los centros nerviosos. El proceso de sincronizar las tasas y ritmos de actividad de los centros nerviosos que forman parte de una determinada constelación la hace dominante.

El principal aparato para controlar los ritmos en tejidos y órganos, según Ukhtomsky, es la corteza cerebral, que asegura el proceso mutuo de subordinar el ritmo y el momento de la actividad vital al ritmo y el momento de las señales del entorno externo y subordinar el momento en un entorno gradualmente dominado a las necesidades del cuerpo.

La corteza cerebral participa en la restauración de los dominantes. Restaurar el dominante a lo largo del trazo cortical puede resultar superficial, es decir, más económico. En este caso, el complejo de órganos implicados en la experiencia del dominante restaurado puede reducirse y limitarse únicamente al nivel cortical. Una renovación completa o parcial del dominante sólo es posible si se reanuda al menos parcialmente el estímulo que se ha vuelto adecuado para él. Esto se debe al hecho de que se estableció una fuerte conexión adecuada entre el dominante como estado interno y este complejo de estímulos. Durante la reproducción cortical del dominante, que es una combinación móvil de sus componentes corticales, se produce un enriquecimiento intercortical con nuevas recepciones de los componentes corticales del dominante.

La huella cortical, a lo largo de la cual se puede volver a experimentar el dominante, es una especie de imagen integral, un producto único del dominante previamente experimentado. En él, los signos somáticos y emotivos del dominante se entrelazan en un todo único con su contenido receptivo, es decir, con el complejo de irritaciones al que estuvo asociado en el pasado. Al crear una imagen integral, tanto los componentes periféricos como los corticales juegan un papel importante. Una imagen integral es una especie de recordatorio del dominante experimentado y al mismo tiempo la clave para su reproducción con un grado u otro de integridad.

Si el dominante se restaura según sus componentes corticales, es decir, de forma más económica, con poca inercia, entonces, en nuevas condiciones, siempre se las arregla con la ayuda de la experiencia previa. AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO. Ukhtomsky, al revelar el significado biológico de los dominantes que ocurren esquemáticamente, escribió que su significado es “... con respecto a datos ambientales nuevos y nuevos, clasifique muy rápidamente su arsenal de experiencias previas para seleccionar más o menos de ellos mediante comparaciones muy rápidas. ”ir a trabajar dominante para aplicarlo a una nueva tarea. La conveniencia o inconveniencia del dominante elegido en el pasado decide el asunto”.

Si el dominante se restablece casi con la misma plenitud, lo que prevé la reactivación del trabajo de toda la constelación somática, entonces echa raíces con mayor inercia, ocupando un período más o menos largo de actividad vital del cuerpo. Al mismo tiempo, seleccionando nuevamente estímulos biológicamente interesantes del nuevo entorno, el dominante, basándose en nuevos datos, reintegrará la antigua experiencia.

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Anatomía del tracto respiratorio superior de un perro con síndrome braquiocefálico. Las marcas rosadas indican áreas de estrechamiento de las vías respiratorias.

Redes neuronales l

Las redes neuronales son una rama de la inteligencia artificial en la que se utilizan fenómenos similares a los que ocurren en las neuronas de los seres vivos para procesar señales. La característica más importante de la red, que demuestra sus amplias capacidades y su enorme potencial, es el procesamiento paralelo de información a través de todos los enlaces. Con una gran cantidad de conexiones entre neuronas, esto puede acelerar significativamente el proceso de procesamiento de información. En muchos casos, es posible la conversión de señales en tiempo real. Además, con una gran cantidad de conexiones entre neuronas, la red se vuelve resistente a los errores que ocurren en algunas líneas. Las funciones de los enlaces dañados son asumidas por líneas sanas, por lo que la actividad de la red no sufre perturbaciones importantes.

l Otra propiedad igualmente importante es la capacidad de aprender y generalizar el conocimiento acumulado. Una red neuronal tiene las características de la inteligencia artificial. Una red entrenada con un conjunto limitado de datos es capaz de generalizar la información recibida y mostrar buenos resultados con datos que no se utilizaron en el proceso de capacitación.

l Un rasgo característico de la red es también la posibilidad de su implementación utilizando tecnología de integración de altísimo grado. Las diferencias en los elementos de la red son pequeñas, pero su repetibilidad es enorme. Esto abre la posibilidad de crear un procesador universal con una estructura homogénea capaz de procesar una variedad de información.

l El uso de estas propiedades en el contexto del desarrollo de dispositivos con un alto grado de integración (VLSI) y el uso generalizado de la tecnología informática ha provocado un enorme aumento en el interés por las redes neuronales y un progreso significativo en su investigación en los últimos años. . Se ha creado una base para el desarrollo de nuevas soluciones tecnológicas relacionadas con la percepción, el reconocimiento artificial y la generalización de la información de vídeo, el control de sistemas complejos, el procesamiento de señales de voz, etc. Las redes neuronales artificiales en aplicaciones prácticas se suelen utilizar como subsistema de control o toma de decisiones que transmite una señal ejecutiva a otros subsistemas que tienen una base metodológica diferente.

l Las funciones realizadas por las redes se dividen en varios grupos: aproximación; clasificación y reconocimiento de patrones; previsión; identificación y evaluación; gestión asociativa. l La red de aproximación desempeña el papel de un aproximador universal de una función de varias variables, que implementa una función no lineal de la forma y = f(x), donde x es el vector de entrada e y es la función implementada de varias variables. Muchos problemas de modelado, identificación y procesamiento de señales se pueden formular en una formulación de aproximación. l Para clasificar y reconocer imágenes, la red acumula, durante el proceso de aprendizaje, conocimiento sobre las propiedades básicas de estas imágenes, como la visualización geométrica de la estructura de la imagen, la distribución de componentes principales (PCA) u otras características. Al generalizar, se enfatizan las diferencias entre imágenes entre sí, que forman la base para desarrollar decisiones de clasificación.Funciones de las redes neuronales l En el campo de la previsión, la tarea de la red se formula como predecir el comportamiento futuro del sistema en función de las condiciones existentes. secuencia de sus estados anteriores. Con base en la información sobre los valores de la variable en los momentos anteriores a la predicción, la red toma una decisión sobre cuál debe ser igual al valor estimado de la secuencia en estudio en el momento actual. yo

En las tareas de control de procesos dinámicos, una red neuronal suele realizar varias funciones. En primer lugar, presenta un modelo no lineal de este proceso e identifica sus principales parámetros necesarios para generar la señal de control adecuada. En segundo lugar, la red realiza las funciones de un sistema de seguimiento, monitorea las condiciones ambientales cambiantes y se adapta a ellas. También puede desempeñar el papel de neurorregulador, sustituyendo a los dispositivos tradicionales. De gran importancia, especialmente en el control de robots, es la clasificación del estado actual y la toma de decisiones sobre el desarrollo posterior del proceso.Funciones de las redes neuronales l

En los problemas de asociación, la red neuronal actúa como un dispositivo de memoria asociativa. Aquí podemos distinguir la memoria de tipo autoasociativa, en la que las interdependencias cubren solo componentes específicos del vector de entrada, y la memoria de tipo heteroasociativa, con la ayuda de la cual la red determina las relaciones de varios vectores. Incluso si se suministra a la entrada de la red un vector distorsionado por el ruido o desprovisto de fragmentos individuales de datos, la red es capaz de restaurar el vector original completo y libre de ruido generando el vector de salida correspondiente. yo

Diversas formas de conectar neuronas entre sí y organizar su interacción han llevado a la creación de redes de diferentes tipos. Cada tipo de red, a su vez, está estrechamente relacionado con el método correspondiente para seleccionar los pesos de las conexiones entre neuronas (es decir, aprendizaje). Funciones de las redes neuronales l Es interesante combinar diferentes tipos de redes neuronales entre sí, especialmente redes con autoorganización y aprendizaje supervisado. Estas combinaciones se denominan "redes híbridas". El primer componente es una red con autoorganización basada en la competencia, que opera con una variedad de señales de entrada y las agrupa en grupos según la coincidencia de propiedades. Desempeña el papel de un preprocesador de datos. El segundo componente, en forma de una red entrenada con un profesor (por ejemplo, un perceptrón), relaciona las señales de entrada asignadas a grupos específicos con los valores especificados correspondientes (postprocesamiento). Esta estructura de red permite dividir la fase de formación en dos partes: primero se forma el componente con autoorganización y luego la red con un profesor. Una ventaja adicional de este enfoque es que reduce la complejidad computacional del proceso de aprendizaje, así como una mejor interpretación de los resultados obtenidos.

La excitación en el sistema nervioso central se propaga a lo largo de varias configuraciones de cadenas nerviosas. En todas las redes nerviosas estudiadas se encontró lo siguiente:

1) convergencia de caminos que transmiten información tanto a los centros superiores como a los ejecutivos;

2) divergencia de vías que transmiten determinadas señales;

3) reverberación o trampas neuronales.

La convergencia es la convergencia de varias vías nerviosas hacia las mismas neuronas o centros nerviosos.

La convergencia de muchas vías neuronales en una sola neurona convierte a esa neurona (o centro nervioso) en un integrador de las señales correspondientes. Su estado (impulso o inhibición) en cada momento del tiempo está determinado por la suma algebraica de la masa de entradas excitantes e inhibidoras. En otras palabras, la suma de todos sus EPSP e IPSP que llegan a una neurona determinada. Si hablamos de una neurona motora, es decir, el vínculo final de la vía nerviosa con los músculos, hablamos del principio de una vía final común. Por ejemplo, en los vertebrados, en cada neurona motora de la médula espinal y del tronco del encéfalo, miles de interneuronas sensoriales, así como excitadoras e inhibidoras de diferentes niveles forman terminaciones sinópticas. También se encuentra una poderosa convergencia en las neuronas de la formación reticular del tronco del encéfalo. Otro ámbito de “aplicación” de la convergencia son los “embudos sensoriales”. La esencia de los embudos es que la cantidad de entradas es menor que la cantidad de salidas. Gracias a la convergencia se produce una “compresión”, reduciendo la cantidad de información que llega de los receptores al sistema nervioso central. La convergencia también está involucrada en los procesos de facilitación y oclusión espacial.

La divergencia es el contacto de una neurona o centro nervioso con muchas neuronas o centros nerviosos. Por tanto, hay una división del axón de una neurona sensorial en la médula espinal en muchas colaterales. Las ramas resultantes se dirigen a diferentes segmentos de la médula espinal y al cerebro.

La divergencia de la ruta de la señal se observa en muchas interneuronas y células de mando. Gracias a la divergencia se pueden formar procesos informáticos paralelos, lo que garantiza un alto nivel de rendimiento del sistema nervioso central. La divergencia de trayectoria proporciona una expansión del área de propagación de la señal. Esto forma la propagación del proceso de excitación a otros centros nerviosos, es decir, irradiación, excitación o inhibición.

El proceso de irradiación juega un papel positivo en la formación de nuevas reacciones del cuerpo, ya que la activación de un gran número de diferentes centros nerviosos permite seleccionar entre ellos los más necesarios para actividades posteriores y formar conexiones funcionales entre ellos. , es decir, mejorar la respuesta del organismo. Gracias a este proceso surgen reflejos condicionados entre diferentes centros nerviosos.

La irradiación de excitación también puede tener un impacto negativo en el estado y el comportamiento del cuerpo. Por tanto, la irradiación de una fuerte excitación en el sistema nervioso central altera las relaciones sutiles que se han desarrollado entre los procesos de excitación e inhibición en los centros nerviosos y conduce a un trastorno de la actividad motora. Por ejemplo, en la epilepsia, la excitación del foco patológico se irradia a una gran cantidad de centros nerviosos de la corteza cerebral.

Desempeña un papel protagonista a la hora de garantizar la integridad del organismo, así como en su regulación. Estos procesos los lleva a cabo un complejo anatómico y fisiológico que incluye departamentos y tiene su propio nombre: centro nervioso. Propiedades por las que se caracteriza: oclusión, facilitación central, transformación del ritmo. Ellos y algunos otros serán estudiados en este artículo.

El concepto de centro nervioso y sus propiedades.

Anteriormente, identificamos la función principal del sistema nervioso: la integración. Es posible gracias a las estructuras del cerebro y la médula espinal. Por ejemplo, el centro nervioso respiratorio, cuyas propiedades son la inervación de los movimientos respiratorios (inhalación y exhalación). Está ubicado en el cuarto ventrículo, en la región de la formación reticular (bulbo raquídeo). Según una investigación de N. A. Mislavsky, consta de partes ubicadas simétricamente responsables de la inhalación y la exhalación.

En la zona superior de la protuberancia hay una sección neumotáxica, que regula las partes y estructuras del cerebro mencionadas anteriormente responsables de los movimientos respiratorios. Así, las propiedades generales de los centros nerviosos aseguran la regulación de las funciones fisiológicas del cuerpo: actividad cardiovascular, excreción, respiración y digestión.

La teoría de la localización dinámica de funciones de I. P. Pavlov

Según la opinión del científico, las acciones reflejas bastante simples tienen zonas estacionarias en la corteza cerebral, así como en la médula espinal. Los procesos complejos, como la memoria, el habla y el pensamiento, están asociados con determinadas áreas del cerebro y son el resultado integrador de las funciones de muchas de sus áreas. Las propiedades fisiológicas de los centros nerviosos determinan la formación de los procesos básicos de la actividad nerviosa superior. En neurología, desde un punto de vista anatómico, las áreas del sistema nervioso central, formadas por las partes aferentes y eferentes de las neuronas, comenzaron a denominarse centros nerviosos. Ellos, como creía el científico ruso P.K. Anokhin, forman (una unión de neuronas que realizan funciones similares y pueden ubicarse en diferentes partes del sistema nervioso central).

Irradiación de excitación.

Continuando con el estudio de las propiedades básicas de los centros nerviosos, detengámonos en la forma de distribución de los dos procesos principales que ocurren en el tejido nervioso: la excitación y la inhibición. Se llama irradiación. Si la fuerza del estímulo y la duración de su acción son grandes, los impulsos nerviosos se dispersan a lo largo de los procesos de los neurocitos, así como a través de las interneuronas. Unen neurocitos aferentes y eferentes, provocando la continuidad de los arcos reflejos.

Consideremos la inhibición (como propiedad de los centros nerviosos) con más detalle. el cerebro proporciona tanto irradiación como otras propiedades de los centros nerviosos. La fisiología explica las razones que limitan o impiden la propagación de la excitación. Por ejemplo, la presencia de sinapsis inhibidoras y neurocitos. Estas estructuras realizan importantes funciones protectoras, por lo que se reduce el riesgo de sobreexcitación de los músculos esqueléticos, que pueden entrar en un estado convulsivo.

Habiendo examinado la irradiación de la excitación, debemos recordar la siguiente característica del impulso nervioso. Se mueve solo de la neurona centrípeta a la centrífuga (para un arco reflejo de dos neuronas). Si el reflejo es más complejo, entonces se forman interneuronas (células nerviosas intercalares) en el cerebro o la médula espinal. Reciben excitación del neurocito aferente y luego la transmiten a las células nerviosas motoras. En las sinapsis, los impulsos bioeléctricos también son unidireccionales: pasan de la membrana presináptica de la primera célula nerviosa, luego a la hendidura sináptica y de allí a la membrana postsináptica de otro neurocito.

Suma de impulsos nerviosos.

Sigamos estudiando las propiedades de los centros nerviosos. La fisiología de las principales partes del cerebro y la médula espinal, al ser la rama más importante y compleja de la medicina, estudia la conducción de la excitación a través de un conjunto de neuronas que realizan funciones comunes. Sus propiedades son sumatorias y pueden ser temporales o espaciales. En ambos casos se suman (resumen) los impulsos nerviosos débiles provocados por estímulos subumbrales. Esto conduce a una liberación abundante de acetilcolina u otras moléculas neurotransmisoras, lo que genera un potencial de acción en los neurocitos.

Transformación del ritmo

Este término se refiere a un cambio en la frecuencia de excitación que pasa a través de complejos de neuronas en el sistema nervioso central. Entre los procesos que caracterizan las propiedades de los centros nerviosos se encuentra la transformación del ritmo de los impulsos, que puede ocurrir como resultado de la distribución de la excitación entre varias neuronas, cuyos procesos largos forman puntos de contacto en una célula nerviosa (transformación creciente). Si aparece un único potencial de acción en un neurocito, como resultado de la suma de la excitación del potencial postsináptico, se habla de una transformación descendente del ritmo.

Divergencia y convergencia de excitación.

Son procesos interconectados que caracterizan las propiedades de los centros nerviosos. La coordinación de la actividad refleja se produce debido al hecho de que el neurocito recibe simultáneamente impulsos de los receptores de varios analizadores: sensibilidad visual, olfativa y musculocutánea. En una célula nerviosa se analizan y se resumen en potenciales bioeléctricos. Éstos, a su vez, se transmiten a otras partes de la formación reticular del cerebro. Este importante proceso se llama convergencia.

Sin embargo, cada neurona no sólo recibe impulsos de otras células, sino que también forma sinapsis con los neurocitos vecinos. Este es un fenómeno de divergencia. Ambas propiedades aseguran la propagación de la excitación en el sistema nervioso central. Por tanto, el conjunto de células nerviosas del cerebro y la médula espinal que realizan funciones comunes es el centro nervioso, cuyas propiedades estamos considerando. Asegura la regulación del funcionamiento de todos los órganos y sistemas del cuerpo humano.

Actividad de fondo

Las propiedades fisiológicas de los centros nerviosos, uno de los cuales incluye la formación espontánea, es decir, de fondo, de impulsos eléctricos por parte de neuronas, por ejemplo, el centro respiratorio o digestivo, se explican por las características estructurales del propio tejido nervioso. Es capaz de autogenerar procesos de excitación bioeléctrica incluso en ausencia de estímulos adecuados. Es debido a la divergencia y convergencia de la excitación, que discutimos anteriormente, que los neurocitos reciben impulsos de los centros nerviosos excitados a lo largo de las conexiones postsinápticas de la misma formación reticular del cerebro.

La actividad espontánea puede ser causada por microdosis de acetilcolina que ingresan al neurocito desde la hendidura sináptica. La convergencia, divergencia, actividad de fondo, así como otras propiedades del centro nervioso y sus características dependen directamente del nivel de metabolismo tanto en los neurocitos como en la neuroglia.

Tipos de suma de excitación.

Fueron considerados en los trabajos de I.M. Sechenov, quien demostró que un reflejo puede ser causado por varios estímulos débiles (subumbrales), que con frecuencia actúan sobre el centro nervioso. Las propiedades de sus células, a saber: facilitación central y oclusión, se discutirán más a fondo.

Con la estimulación simultánea de los procesos centrípetos, la respuesta resulta mayor que la suma aritmética de la fuerza de los estímulos que actúan sobre cada una de estas fibras. Esta propiedad se llama facilitación central. Si la acción de estímulos pesimales, independientemente de su fuerza y ​​frecuencia, provoca una disminución de la respuesta, se trata de oclusión. Es la propiedad inversa de la suma de excitaciones y conduce a una disminución en la fuerza de los impulsos nerviosos. Por lo tanto, las propiedades de los centros nerviosos (facilitación central, oclusión) dependen de la estructura del aparato sináptico, que consta de una zona umbral (central) y un borde subumbral (periférico).

Fatiga del tejido nervioso y su papel.

La fisiología de los centros nerviosos, su definición, tipos y propiedades, que ya hemos estudiado anteriormente y que son inherentes a los complejos neuronales, quedará incompleta si no consideramos el fenómeno de la fatiga. Los centros nerviosos se ven obligados a conducir series continuas de impulsos a través de sí mismos, proporcionando las propiedades reflejas de las partes centrales del sistema nervioso. Como resultado de intensos procesos metabólicos que se llevan a cabo tanto en el propio cuerpo neuronal como en la glía, se acumulan desechos metabólicos tóxicos. El deterioro del suministro de sangre a los complejos nerviosos también provoca una disminución de su actividad debido a la falta de oxígeno y glucosa. Los lugares de contacto de las neuronas, las sinapsis, que reducen rápidamente la liberación de neurotransmisores en la hendidura sináptica, también contribuyen al desarrollo de la fatiga de los centros nerviosos.

Génesis de los centros nerviosos.

Los complejos de neurocitos, ubicados y que desempeñan un papel de coordinación en las actividades del cuerpo, sufren cambios anatómicos y fisiológicos. Se explican por la creciente complejidad de las funciones fisiológicas y psicológicas que surgen durante la vida de una persona. Observamos los cambios más importantes que afectan las características relacionadas con la edad de las propiedades de los centros nerviosos en la formación de procesos tan importantes como la marcha erguida, el habla y el pensamiento, que distinguen al Homo sapiens de otros representantes de la clase de los mamíferos. Por ejemplo, el desarrollo del habla ocurre en los primeros tres años de vida de un niño. Al ser un conglomerado complejo de reflejos condicionados, se forma a partir de irritaciones percibidas por los propioceptores de los músculos de la lengua, los labios, las cuerdas vocales de la laringe y los músculos respiratorios. Al final del tercer año de vida del niño, todos están unidos en un sistema funcional, que incluye una sección de la corteza que se encuentra en la base de la circunvolución frontal inferior. Se llamó centro de Broca.

En la formación también participa la zona de la circunvolución temporal superior (centro de Wernicke). La excitación de las terminaciones nerviosas del aparato del habla ingresa a los centros motor, visual y auditivo de la corteza cerebral, donde se forman los centros del habla.

– la capacidad de una neurona para establecer numerosas conexiones sinápticas con varias células nerviosas. Por ejemplo: la terminación central del axón de la neurona aferente primaria forma sinapsis en muchas neuronas motoras, lo que asegura la irradiación de la excitación.

Convergencia

– convergencia de diferentes vías de impulsos nerviosos en la misma célula nerviosa. Dicho contacto proporciona una suma simultánea de EPSP o IPSP, lo que provoca una concentración de excitación o inhibición.

Inhibición lateral

Cuando se excita un arco reflejo, el segundo se inhibe debido a la neurona inhibidora de la colateral del primer arco reflejo.

La inhibición lateral asegura reacciones precisas y elimina reflejos innecesarios en este momento.

Aferenciación inversa

– se trata de un impulso de retorno del órgano de trabajo al centro nervioso para informar al centro nervioso sobre el efecto de trabajo. Si esta información pasa por la neurona excitadora, entonces el proceso de excitación continuará en la neurona eferente. Si el órgano de trabajo completa su tarea, entonces la retroalimentación a la neurona eferente pasará a través de la neurona inhibidora para inhibirla y detener la acción del órgano de trabajo.

Oclusión

- superposición de campos sinápticos de reflejos que interactúan.

Con la excitación simultánea de arcos reflejos paralelos, el efecto total de los órganos de trabajo (músculos) será menor que con la conexión secuencial de los mismos reflejos. Cuando actúa el primer arco reflejo, la neurona motora de este reflejo y la vecina se excita debido a la colateral. No uno, sino dos músculos responderán. La respuesta muscular se duplica. Cuando el tercer arco reflejo funciona, los músculos del tercer y segundo arco reflejo se contraerán. La respuesta muscular vuelve a duplicarse.

Facilitación

– facilitar (despejar) la conducción de un impulso nervioso. Ocurre cuando los arcos reflejos interactúan a través de colaterales.

Por ejemplo: cuando se estimula el 2º arco reflejo, la excitación se transfiere a través de la colateral a la neurona motora del 1º arco reflejo, provocando un EPSP en la misma. La excitabilidad de esta neurona aumenta, lo que facilita la generación de un potencial de acción en ella con una estimulación débil del primer arco reflejo.

Dominante

– predominio de la excitación en algún centro nervioso. El dominante fue descubierto por el fisiólogo ruso A.A. Ukhtomsky. En la conferencia mostró un perro con electrodos implantados en la corteza cerebral. La estimulación de ciertas áreas de la corteza con corriente eléctrica hizo que la pata se flexionara. Este experimento demostró la localización de las zonas motoras de la corteza. Un día, el técnico del laboratorio no preparó al perro y lo trajo con el recto lleno. Cuando la corteza motora fue irritada por una corriente eléctrica, en lugar de flexionar la pata, se produjo un acto de defecación. El científico llegó a la conclusión de que el centro de defecación en esta situación está demasiado excitado y la irritación en este contexto del centro motor vecino fortaleció el dominante existente. Se produjo un reflejo biológicamente importante para el cuerpo (para un perro es más importante vaciar el recto que doblar la pata). La dominancia es causada por reflejos biológicamente importantes (por ejemplo, el centro del hambre domina durante la inanición, o el centro sexual domina en los animales durante la temporada de apareamiento, etc.).

Propiedades de los dominantes s

1. Atrae excitación del centro nervioso vecino.
2. El centro nervioso vecino está inhibido.
3. Permitido (detenido) cuando se realiza una reacción biológicamente importante.

El dominante es la base de algunas enfermedades: en la hipertensión domina el centro cardiovascular, que envía impulsos a los vasos, estrechándolos y aumentando la presión arterial.