तंत्रिका कूटन और एकीकरण
तंत्रिका तंत्र तंत्रिका आवेगों के पैटर्न में जानकारी को कैसे दर्शाता है, और कैसे व्यक्तिगत न्यूरॉन आग लगाने के निर्णय में कई इनपुट को जोड़ते हैं।
Definition
तंत्रिका कूटन न्यूरॉन्स की गतिविधि पैटर्न में संवेदी, मोटर और आंतरिक जानकारी का प्रतिनिधित्व है; सिनैप्टिक एकीकरण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक न्यूरॉन अंतरिक्ष और समय में अपने कई उत्तेजक और निरोधात्मक इनपुट का योग करता है ताकि यह तय किया जा सके कि कब और कितनी बार आग लगानी है।
Scope
यह विषय उन सिद्धांतों को शामिल करता है जिनके द्वारा न्यूरॉन उत्तेजना जानकारी को एन्कोड करते हैं - फायरिंग दर, समय और जनसंख्या गतिविधि के माध्यम से - और कैसे एक न्यूरॉन अपने आउटपुट को निर्धारित करने के लिए उत्तेजक और निरोधात्मक सिनैप्टिक इनपुट को एकीकृत करता है। यह दर और अस्थायी कूटन, आवृत्ति-तीव्रता संबंध, डेंड्राइट और सोमा में स्थानिक और अस्थायी योग, निर्णय बिंदु के रूप में एक्सॉन प्रारंभिक खंड की भूमिका, और पार्श्व अवरोधन जैसे सरल नेटवर्क संचालन को संबोधित करता है। कवरेज तुलनात्मक और वैचारिक है।
Core questions
- संवेदी न्यूरॉन की फायरिंग में उत्तेजना की शक्ति को कैसे दर्शाया जाता है?
- एक न्यूरॉन हजारों सिनैप्टिक इनपुट को एक एकल आउटपुट में कैसे जोड़ता है?
- फायरिंग दर और सटीक स्पाइक समय द्वारा जानकारी को एन्कोड करने में क्या अंतर है?
- पार्श्व अवरोधन जैसे सरल सर्किट रूपांकन तंत्रिका संकेतों को कैसे तेज करते हैं?
Key theories
- उत्तेजना तीव्रता का दर कूटन
- एकल-फाइबर रिकॉर्डिंग से पता चला कि एक संवेदी न्यूरॉन अपनी सभी-या-कुछ आवेगों की आवृत्ति द्वारा उत्तेजना शक्ति को काफी हद तक संकेत देता है, ताकि जानकारी स्पाइक आयाम के बजाय फायरिंग दर में ले जाई जा सके।
- ट्रिगर ज़ोन पर सिनैप्टिक एकीकरण
- एक न्यूरॉन अपने डेंड्राइट और सोमा में ग्रेडेड उत्तेजक और निरोधात्मक पोस्टसिनैप्टिक क्षमता का योग करता है; क्या एक्सॉन प्रारंभिक खंड पर झिल्ली दहलीज को पार करती है, यह निर्धारित करता है कि एक क्रिया क्षमता उत्पन्न होती है या नहीं और कितनी बार।
Mechanisms
सिनैप्टिक इनपुट ग्रेडेड क्षमताएं उत्पन्न करते हैं जो निष्क्रिय रूप से फैलते हैं और दूरी और समय के साथ क्षय होते हैं; उत्तेजक और निरोधात्मक क्षमताएं स्थानिक रूप से (कई सिनैप्स में) और अस्थायी रूप से (जब इनपुट तेजी से उत्तराधिकार में आते हैं) योग करती हैं। एक्सॉन प्रारंभिक खंड में एकीकृत क्षमता, जहां वोल्टेज-गेटेड Na+ चैनल सबसे घने होते हैं, फायरिंग के क्षण को निर्धारित करती है। क्योंकि आवेग सभी-या-कुछ होते हैं, तीव्रता मुख्य रूप से फायरिंग आवृत्ति के रूप में एन्कोड की जाती है, और स्पाइक्स के सटीक समय और न्यूरॉन्स की आबादी की संयुक्त गतिविधि में समृद्ध जानकारी ले जाई जा सकती है। सर्किट-स्तर के संचालन जैसे पार्श्व अवरोधन, जिसमें सक्रिय न्यूरॉन्स अपने पड़ोसियों को दबाते हैं, कंट्रास्ट को बढ़ाते हैं और संवेदी प्रतिनिधित्व को परिष्कृत करते हैं।
Clinical relevance
पशु तैयारियों में विकसित कूटन और एकीकरण सिद्धांत इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल रिकॉर्डिंग की व्याख्या और तंत्रिका प्रोस्थेसिस और मस्तिष्क-मशीन इंटरफेस के डिजाइन को रेखांकित करते हैं। यह प्रविष्टि नैदानिक मार्गदर्शन के बजाय एक शैक्षिक संदर्भ है।
History
1920 के दशक में एड्रियन और ज़ोटरमैन के एकल-फाइबर रिकॉर्डिंग से पता चला कि संवेदी न्यूरॉन्स आवेग आवृत्ति द्वारा संकेत तीव्रता, तंत्रिका कूटन के अध्ययन की स्थापना करते हैं। पार्श्व अवरोधन पर हार्टलाइन के काम और बाद में डेंड्रिटिक एकीकरण के बायोफिजिकल मॉडल ने एकल कोशिकाओं से तंत्रिका सर्किट द्वारा किए गए संगणनाओं तक की तस्वीर का विस्तार किया।
Key figures
- Edgar Adrian
- Yngve Zotterman
- Haldan Keffer Hartline
- Wilfrid Rall
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Frequently asked questions
- यदि आवेग सभी-या-कुछ हैं, तो उत्तेजना शक्ति को कैसे दर्शाया जाता है?
- मजबूत उत्तेजनाएं एक न्यूरॉन को अधिक बार फायर करती हैं और अधिक न्यूरॉन्स को भर्ती करती हैं, इसलिए तीव्रता व्यक्तिगत आवेगों के आकार के बजाय फायरिंग दर और जनसंख्या गतिविधि में एन्कोड की जाती है।
- सिनैप्टिक एकीकरण क्या है?
- यह वह तरीका है जिससे एक न्यूरॉन अपनी झिल्ली और समय के साथ अपने कई उत्तेजक और निरोधात्मक इनपुट को जोड़ता है ताकि यह तय किया जा सके कि एक क्रिया क्षमता को फायर करना है या नहीं।