인간의 신경계는 신경 네트워크로 표현될 수 있습니다. 흥분성 및 억제성 신호를 전달하는 신경 회로 시스템. 신경망은 입력 섬유, 중간 뉴런, 원심성 뉴런이라는 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 가장 단순하고 기본적인 신경 회로는 다음과 같습니다. 로컬 네트워크,또는 마이크로그리드(그림 69). 종종 특정 유형의 마이크로 네트워크는 대뇌 피질과 같은 신경 구조의 전체 층에 반복되어 다음과 같은 역할을 합니다. 기준 치수정보를 처리하는 특별한 방법을 위해.

로컬 네트워크는 뇌의 여러 부분에 존재합니다. 1) 향상시키는 역할을 합니다. 약한 신호; 2) 너무 강렬한 활동을 줄이고 필터링합니다. 3) 대비 강조; 4) 입력을 조정하여 리듬을 유지하거나 뉴런의 작동 상태를 유지합니다. 마이크로네트워크는 표적 뉴런에 흥분성 또는 억제 효과를 가질 수 있습니다.

로컬 네트워크는 전자 제품의 집적 회로와 비교할 수 있습니다. 가장 자주 반복되는 작업을 수행하고 다양한 전자 장치의 회로에 포함될 수 있는 표준 요소입니다.

품종 중 하나 로컬 네트워크일반적으로 축색돌기가 짧은 뉴런으로 구성됩니다(그림 69, A). 따라서 그러한 뉴런의 작업과 영향 영역은 매우 제한적입니다. 두 번째 유형의 로컬 네트워크는 서로 충분히 떨어져 있지만 동일한 신경 영역에 속하는 뉴런으로 구성됩니다. 이러한 네트워크의 주요 기능은 단일 모듈을 넘어 활동을 확산시키거나 특정 신경 영역 내의 인접 모듈 간에 적대적인 상호 작용을 제공하는 것입니다.

더 복잡한 것은 원격 연결이 있는 네트워크, 신경계의 두 개 이상의 영역을 로컬 네트워크와 연결합니다. 먼 연결이 있는 네트워크는 특정적(그림 69, B)이거나 확산적(그림 69, C)일 수 있습니다. 여러 영역의 특정 순차적 연결은 말초에서 중추 신경계(예: 분석기의 전도성 부분)로 또는 중앙 부분에서 주변부(예: 운동 시스템)로 정보를 전송하는 기능을 수행합니다. 이러한 경우, 먼 연결이 있는 네트워크를 일반적으로 업스트림 및 다운스트림 경로 또는 시스템이라고 합니다. 상승 경로에 포함된 신경 구조는 상승 계층의 원리에 따라 통합되고, 하강 경로를 형성하는 신경 구조는 하강 계층의 원리에 따라 통합됩니다.

가장 높은 수준의 조직은 전체 유기체가 참여하는 일부 행동을 제어하는 ​​여러 영역 간의 연결 시스템입니다. 이러한 네트워크를 분산 시스템(그림 69, D). 그들은 뇌의 다른 부분에 위치할 수 있으며 호르몬 영향이나 긴 신경 경로로 연결될 수 있습니다. 분산 시스템은 운동 및 감각 시스템의 더 높은 기능을 구현하는 데 관여할 뿐만 아니라 복잡한 행동 행위, ​​추상적 사고, 언어 및 기타 정신 생리학적 과정을 제공하는 기타 많은 중앙 시스템에도 관여합니다.

진화 과정에서 신경망은 더욱 복잡해졌습니다. 제대로 통합되지 않은 신경계를 가진 무척추 동물의 경우 신경 네트워크는 일반적으로 다음 중 하나의 형태로 구성됩니다. 신경절, 또는 형식으로 기록(그림 70, A). Ganglia는 입력과 출력 요소 사이의 시냅스 접촉이 집중적으로 배열된 구조이고, lamina는 이러한 접촉이 2층으로 구성된 구조입니다.

고등 무척추 동물의 경우, 다음과 같이 신경 중심에서 더 높은 수준의 신호 통합이 발생합니다. 버섯 시체곤충 뇌. 버섯 몸체는 표면이 아닌 뇌 깊은 곳에 숨겨져 있어 더 넓게 자랄 수 있습니다.

척추동물과 인간의 경우 신경망 중 일부는 신경절로 분류됩니다. 곤충의 버섯 모양처럼 굴곡이 형성되어 뇌 깊은 곳에 위치한 센터가 증가합니다. 그러나 고등 척추동물의 근본적으로 새로운 특징은

인간의 경우 엄청난 수의 뉴런을 뇌 표면에 있는 층으로 그룹화합니다. 교육 짖다(그림 70, B).

피질은 모든 층의 뉴런이 모든 입력 신호에 접근할 수 있도록 위치합니다. 뉴런 과정과 개재뉴런의 가지로 형성된 로컬 네트워크와 함께 피질은 정보를 통합하고 저장하고 결합하는 엄청난 능력을 가지고 있습니다. 피질의 각 영역 또는 장에서는 유사한 모듈(로컬 네트워크)이 여러 번 반복됩니다. 덕분에 이 필드는 특정 입력 및 출력 연결(시각장, 청각장)과 관련된 특정 작업을 수행할 수 있습니다. 피질의 이웃 장으로 이동할 때 이 세 가지 요소는 모두 즉, 로컬 네트워크, 입력 및 출력이 약간 변경됩니다. 기능적 특성도 변경됩니다. 따라서 각 피질 장은 그것이 속한 분산 시스템에서 특정 기능을 수행하도록 적응된 부위입니다.

5.11. 신경 네트워크 기능의 기본 법칙

5.11.1. 신경 경로의 발산과 수렴

연구된 모든 신경망에서 경로의 발산과 수렴이 발견되었습니다. 분기다른 많은 신경 세포와 수많은 시냅스 연결을 설정하는 뉴런의 능력이라고합니다 (그림 71, A). 예를 들어, 감각 뉴런의 축색돌기는 등뿌리의 일부로 척수의 등쪽뿔로 들어가고, 척수에서는 많은 가지(측부)로 갈라져 많은 중간뉴런과 운동뉴런에서 시냅스를 형성합니다. 발산 과정을 통해 동일한 신경 세포가 다른 신경 반응에 참여하고 수많은 다른 뉴런을 제어할 수 있습니다. 이러한 범위 확장과 신경 네트워크에서 신호 전파를 호출합니다. 조사.흥분과 억제가 모두 방출될 수 있습니다.

많은 신경 경로가 동일한 뉴런으로 수렴되는 것을 '수렴'이라고 합니다. 수렴(그림 71, B). 예를 들어, 척수의 각 운동 뉴런에는 수천 개의 감각 과정과 중추 신경계의 여러 부분에서 나온 흥분성 및 억제성 중간 뉴런이 시냅스를 형성합니다. 많은 신경 경로가 하나의 뉴런으로 수렴되기 때문에 이 뉴런은 다음을 수행합니다. 완성흥분성 신호와 억제성 신호는 서로 다른 경로를 통해 동시에 도착합니다. 뉴런 막에서 발생하는 EPSP와 IPSP의 대수적 추가의 결과로 여기가 우세하면 뉴런은 흥분되어 두 번째 세포에 신경 자극을 보냅니다. 충분한 IPSP 값이 우세하면 뉴런의 속도가 느려집니다. 이러한 시냅스후 전위의 추가를 공간,또는 동시 합산.

신경계에는 원심성 뉴런보다 약 5배 더 많은 구심성 뉴런이 있습니다. 이와 관련하여, 많은 구심성 자극이 자극을 위한 동일한 개재 뉴런과 원심성 뉴런에 도달합니다. 일반적인 최종 경로작업 기관에.

공통 말단 경로의 패턴은 20세기 초 영국의 생리학자 C. 셰링턴(C. Sherrington)에 의해 처음으로 연구되었습니다. 공통 말단 영역의 형태학적 기초는 신경 섬유의 수렴입니다. 공통된 최종 경로 덕분에 다양한 신경 구조를 자극할 때 특정 운동 뉴런 그룹의 동일한 반사 반응을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 인두 근육에 분포하는 운동 뉴런은 삼키기, 기침, 빨기, 호흡의 반사에 관여하여 다양한 반사궁의 공통 최종 경로를 형성합니다.

호가 공통 최종 경로를 갖는 반사 신경은 다음과 같이 나뉩니다. 결연한그리고 적대적인. 공통 최종 경로에서 만나는 연합 반사는 서로를 강화하고, 적대 반사는 마치 공통 최종 경로를 차지하기 위해 경쟁하는 것처럼 서로를 억제합니다. 최종 경로에 대한 행동, 반사 반응을 포함하여 하나 또는 다른 것의 우세는 유기체의 삶에 대한 중요성 때문입니다. 이 순간.

신경 회로는 특정 작업을 수행하는 적절한 방식으로, 대부분 직렬로 연결된 뉴런입니다. 신경망은 병렬적이고 상호 연결된 순차 뉴런 체인을 많이 포함하는 뉴런의 집합체입니다. 이러한 연관은 복잡한 작업을 수행합니다. 예를 들어, 센서 네트워크는 감각 정보를 처리하는 작업을 수행합니다. 네트워크에서 뉴런의 하위 동작 원리는 상호 연결된 요소 집합이 기능적 재배열에 대한 큰 잠재력을 가지고 있다고 가정합니다. 즉, 신경망 수준에서는 입력 정보의 변환이 발생할 뿐만 아니라 중간 뉴런의 최적화도 발생합니다. 정보 제어 시스템의 필수 기능 구현으로 이어지는 관계 본질적으로 신경계의 조직은 계층적, 로컬 및 발산의 세 가지 유형의 네트워크를 구별합니다. 이러한 방식으로 이러한 네트워크는 서로 다른 계층적 수준과 연관될 수 있는 많은 요소의 활동에 동시에 영향을 미칠 수 있습니다. 신경 앙상블은 일반적으로 대뇌 피질의 피라미드 및 별 모양 뉴런을 포함하여 직경 300-500 마이크로미터의 뉴런 그룹이라고 합니다. 단일 주파수 패턴을 생성하는 신경계 시스템의 주요 기능은 외부 환경에 대한 인식, 상호 작용, 운동 활동 제어 및 함께 발생하는 정보 처리와 관련이 있습니다. 내분비 시스템으로 모든 내부 장기의 활동을 제어합니다. 인간의 경우 신경계는 더 높은 신경 활동과 필수 구성 요소- 정신 활동.

21. 뉴런 활동의 형태 중 하나인 억제. 제동 메커니즘, 유형에 대한 현대적인 아이디어. 뉴런을 단일 신경 센터로 통합하려면 중추 신경계의 억제가 필요합니다. 1. 중추신경계에서는 다음과 같은 억제 메커니즘이 구별됩니다.

시냅스 후. 이는 체세포의 시냅스후막과 뉴런의 수상돌기에서 발생합니다. 전송 시냅스 이후. 이 영역에서는 특수한 억제 뉴런이 축삭 수지상 또는 축삭 시냅스를 형성합니다. 이 시냅스는 글리신성입니다. 시냅스 후 막의 글리신 화학 수용체에 대한 NLI의 영향으로 칼륨 및 염화물 채널이 열립니다. 칼륨과 염화물 이온이 뉴런으로 들어가고 IPSP가 발생합니다. IPSP 개발에서 염소 이온의 역할: 작음. 결과적인 과분극의 결과로 뉴런의 흥분성이 감소합니다. 이를 통한 신경 자극 전도가 중단되고, 알칼로이드 스트리크닌은 시냅스 후막의 글리세롤 수용체에 결합하여 억제 시냅스를 끌 수 있습니다. 이는 억제의 역할을 입증하는 데 사용됩니다. 스트리크닌을 투여한 후 동물은 모든 근육에 경련을 일으킨다.2. 시냅스전 억제 이 경우 억제성 뉴런은 전달하는 시냅스에 접근하는 뉴런의 축색돌기에서 시냅스를 형성한다. 저것들. 그러한 시냅스는 축삭-축삭이다. 이러한 시냅스의 매개자는 GABA이며, GABA의 영향으로 시냅스 후 막의 염화물 채널이 활성화됩니다. 하지만 이 경우 염소 이온이 축삭을 떠나기 시작합니다. 이로 인해 막의 작은 국소적이지만 오래 지속되는 탈분극이 발생합니다. 막의 나트륨 채널의 상당 부분이 비활성화되어 축삭을 따라 신경 자극의 전도가 차단되고 결과적으로 전달 시냅스에서 신경 전달 물질의 방출이 차단됩니다. 억제성 시냅스가 축삭언덕에 가까울수록 억제 효과가 더 강해집니다. 시냅스 전 억제는 정보 처리에 가장 효과적입니다. 왜냐하면 여기 전도는 전체 뉴런에서 차단되지 않고 하나의 입력에서만 차단되기 때문입니다. 뉴런에 위치한 다른 시냅스는 계속 기능합니다.

22. 신경 활동의 주요 행위로서의 반사. 반사호와 그 부분의 일반적인 다이어그램. 반사 신경의 분류. 신경계의 기본 원리는 반사입니다. 반사(반사 - 반사)는 중추신경계의 의무적인 참여로 신체의 외부 또는 내부 환경의 영향에 대한 신체의 자연스러운 반응입니다. 환경 또는 내부 환경에서 신체에 작용하는 모든 자극은 다음으로 인식됩니다. 수용체에 의한 신경계의 민감한 말초 말단. 구심성 신경 섬유를 따라 수용체로부터의 자극은 중추신경계로 보내지며, 여기서 수신된 정보가 처리되고 원심성 신경 섬유를 따라 기관으로 보내져 활동을 유발하거나 변경하는 자극이 형성됩니다. 흥분이 수용체에서 작업 기관(효과기)으로 확산되는 경로를 반사궁이라고 합니다. 반사궁에는 다음이 포함됩니다. 1) 수용체 - 자극을 감지하고 자극 에너지를 흥분(신경 자극)으로 변환합니다. 수신된 정보의 처리. 수용체는 구심성 뉴런 또는 특수 세포(원추, 시각 감각 시스템의 막대, 청각 모발 및 전정 세포)의 수상돌기의 가지입니다. 2) 구심성 경로 - 수용체에서 중추 신경계까지의 경로는 구심성 신경 섬유를 형성하는 과정인 구심성(민감한 또는 구심성) 뉴런; 3) 신경 중심 - 정보가 처리되고 반응이 형성되는 중추 신경계의 뉴런 세트; 4) 원심성(운동 또는 원심력) ) 경로 - 중추 신경계에서 말초까지의 경로로, 원심성 뉴런으로 표시되며 축삭은 기관에 흥분을 전달하는 원심성 신경 섬유를 형성합니다. 5) 집행 기관 또는 이펙터 (근육, 선, 내부 기관)

반사궁의 하나 이상의 링크의 무결성이 위반되면 반사가 발생하지 않으며 반사궁에 포함된 뉴런의 수에 따라 단순 반사와 복합 반사가 구별됩니다. 단순 반사에서 호는 2개의 뉴런(민감 및 운동)과 하나의 시냅스로 구성됩니다. 이를 단일시냅스 호라고 합니다. 단순 반사는 척수의 참여로 수행되며 단일 반사 행위, 예를 들어 고통스러운 자극 중에 손을 빼거나 힘줄 반사로 나타납니다. 대부분의 경우 반사궁은 3개 이상의 뉴런이 많은 시냅스에 의해 서로 연결되어 있는데, 이러한 반사를 복합체라고 하고, 호를 다중뉴런 또는 다시냅스라고 합니다. 이러한 반사궁에는 상당수의 개재뉴런이 포함되어 있으며 뇌간과 피질의 참여로 수행됩니다. 여기에는 변화하는 환경 조건에서 인간과 동물의 적절한 행동을 보장하는 본능이 포함됩니다. "반사 아크"의 개념은 나중에 "반사 링"의 개념으로 대체되었습니다. 호와 달리 링에는 추가 링크가 포함되어 있습니다. 피드백. 기관이 기능할 때, 신경 자극은 구심성 경로를 따라 중추신경계로 전달되어 반응 실행과 현재 환경 조건에 대한 이 반응의 대응에 대해 알려줍니다. 중추신경계는 수신된 정보를 분석하고 종합하여 반사 행위 수행을 수정합니다. 반사는 여러 가지 특성에 따라 분류됩니다.

1) 생물학적 중요성에 따라 - 영양적, 성적, 보호적, 지표적 등;

2) 반응의 성격에 따라 - 운동, 분비, 식물;

3) 뇌 부분의 반사궁 폐쇄 수준에 따라 - 척추, 연수(연수에서 폐쇄), 중뇌(중뇌에서) 등

구조적 및 기능적 연결(과정의 분기 및 서로 다른 세포 사이의 많은 시냅스 설정)로 인해 신경 중심의 뉴런은 신경 네트워크로 결합됩니다. 이 경우 신경 세포 사이의 연결은 유전적으로 결정됩니다.

신경망에는 계층형, 로컬형, 단일 입력을 사용하는 발산형의 세 가지 주요 유형이 있습니다. 계층적 네트워크는 각 신경 세포가 다양한 신경 세포와 수많은 시냅스 연결을 설정할 수 있고 그 결과 점점 더 많은 수의 뉴런에 구심성 자극이 공급된다는 사실로 인해 더 높은 수준의 신경 구조가 점진적으로 포함되도록 보장합니다. 이 원리를 발산(divergence)이라고 합니다. 덕분에 하나의 신경 세포는 여러 가지 다른 반응에 참여할 수 있고 상당한 수의 다른 뉴런에 흥분을 전달할 수 있으며 이는 차례로 더 많은 수의 뉴런을 자극하여 중추 신경계의 흥분 과정을 광범위하게 조사할 수 있습니다. 체계. 반대로, 흥분된 많은 뉴런의 자극이 더 적은 수의 신경 세포로 수렴되는 경우 이러한 신호 전파 원리를 수렴이라고 합니다. 수렴은 소수의 척수 운동 뉴런이 많은 반사궁의 다양한 원심성 경로로부터 자극 자극을 받을 때 운동 척추 반사의 효과기 부분에서 가장 특징적입니다. 척수의 운동 뉴런에는 일차 구심성 섬유 외에도 뇌 중심과 척수 중심 자체뿐만 아니라 흥분성 및 억제성 개재 뉴런의 다양한 하강 신경로의 섬유가 수렴됩니다. 척수 수준에서 이 메커니즘을 연구하면서 Charles Sherrington은 공통 최종 경로의 원리를 공식화했습니다. 이에 따르면 척수의 운동 뉴런은 수많은 반사 신경의 공통 최종 경로입니다. 따라서 오른손 굴근을 제어하는 ​​운동 뉴런은 긁기, 말하기 중 몸짓, 음식을 입으로 옮기는 등 수많은 운동 반사 반응에 관여합니다. 수렴 경로의 다중 시냅스 수준에서 공통 최종 경로에 대한 경쟁이 발생합니다. 신경 네트워크는 하위 신경 구조의 활동이 상위 신경 구조에 종속될 때 종속 원칙의 구현을 보장합니다.

로컬 네트워크에는 한 수준 내에서 통신하는 짧은 축삭을 가진 뉴런이 포함되어 있습니다. 이러한 로컬 네트워크의 예는 자극이 악순환으로 순환하는 Lorento de No의 원형 신경 사슬입니다. 자극이 동일한 뉴런으로 되돌아오는 것을 자극의 잔향이라고 합니다. 로컬 네트워크의 많은 뉴런은 동일한 시냅스 연결을 갖고 교대로 기능하므로, 즉 상호 교환이 가능하므로 로컬 네트워크는 요소를 복제하여 시스템 신뢰성을 보장합니다.

발산형 단일 입력 네트워크는 하나의 뉴런이 다음과 출력 연결을 형성하는 신경 앙상블입니다. 큰 금액다른 계층적 수준의 다른 세포, 그리고 가장 중요한 것은 다른 신경 중심입니다. 서로 다른 신경 센터 사이의 연결에서 가장 뚜렷한 차이는 이러한 신경 네트워크가 특정 반사의 구현에만 국한되지 않고 다양한 반사 작용의 통합과 뇌의 여러 부분에 있는 수많은 뉴런의 일반적인 활동 상태를 제공한다는 것을 나타냅니다.