Распространение импульса в нейронных сетях

Мы рассмотрели влияние на распространение импульса в нервных центрах синаптических контактов между нейронами, тормозных нейронов, рассмотримтретий фактор, определяющий распространение возбуждения в нервном центре: нейронов много.Следовательно, они могут объединяться в нейронные ансамбли, такое объединение лежит в основе деятельности ЦНС, анализируется всегда много информации.

С л о в а р ь т е м ы:

Нервные сети локальные, иерархические

Последействие

Конвергенции

Дивергенция

Иррадиация

Окклюзия, облегчение

Торможение реципрокное, возвратное, латеральное

Хотя простейшей структурной и функциональной единицей нервной системы является нервная клетка, многочисленные данные современной нейрофизиологии подтверждают тот факт, что сложные функциональные «узоры» в центральных нервных образованиях определяются эффектами скоординированной активности в отдельных популяциях (ансамблях) нервных клеток. Образования головного мозга состоят из повторяющихся локальных нейронных сетей модулей, которые варьируют от структуры к структуре по числу клеток, внутренним связям и способу обработки информации. Каждый модуль, или нейронный ансамбль, представляет собой совокупность локальных нейронных сетей,которая обрабатывает информацию, передает ее со своего входа на выход.

Группирование нейронов в ансамбли нервных клеток для совместного выполнения функций следует рассматривать как проявление кооперативного способа деятельности. Основным функциональным признаком ансамблевой организации является локальный синергизм реакций нейронов центральной ядерной структуры ансамбля, окруженной зоной заторможенных и нереагирующих нейронов.

Нейроны за счет ветвления коллатералей аксона и установления множества синаптических контактов между нервными клетками объединяются в цепочки и сети. Цепочки могут быть простые и локальные. Нейронные сети называются иерархическими потому, что передача нервного импульса происходит от уровня к уровню. Сети бывают конвергентные и дивергентные.

Простые нейронные цепочки – это путь распространения импульса от нейрона к нейрону. В локальной цепочке, которая еще называется кольцевая цепь Лоренто де Но, импульс может циркулировать по замкнутому кругу достаточно долго (рис.28). Возвращение возбуждения к «первому» нейрону локальной сети получило название реверберациивозбуждения. Функциональное значение реверберации импульса заключается в пролонгировании распространения ПД – есть нервные центры, например, гиппокамп, где реверберация может продолжаться несколько дней. Такое самоподдерживающееся распространение ПД играет большую роль в формировании следа памяти.

Рисунок 27. Локальная цепочка Лоренто де Но

Рисунок 28. Дивергентная и конвергентная иерархические нейронные сети

Иерархические сети (рис.28) могут быть дивергентными: в них возбуждение передается на более высокие уровни, ко все большему количеству нейронов, происходит распространение импульса, его дивергенция. Функциональное значение распространения нервного импульса в дивергентной иерархической сети заключается в формировании состояния иррадиации возбуждения - в ответную реакцию вовлекаются дополнительные нервные центры, например вовлечение всех центров в ориентировочный рефлекс (по Павлову рефлекс «что такое») вовлекаются и зрительный, и слуховой анализаторы, центры регуляции позы, вегетативные симпатические центры. Кроме того, дивергенция импульса в сети способствует пролонгированию импульса. Это важно, например, при концентрировании внимания, запоминания.

Второй вариант иерархической сети – конвергентная сеть, обеспечивающая важный механизм координации рефлексов - конвергенцию,которая достигается схождением к одним нейронам возбуждения: от разных участков одного рецептивного поля и от разных рецептивных полей. Функциональное значение распространения импульса в таких сетях заключается в обеспечении мультисенсорного приема информации. Например, дыхательный центр принимает и обрабатывает информацию не только о газовом составе крови, но и о температуре организма, функциональном состоянии – сон, бодрствование, в соответствии с этой информацией и регулируется частота и глубина дыхания. Так работают все нервные центры, благодаря конвергенции возбуждения. В результате анализа информации формируется общего конечного путь, возбуждение эфферентного нейрона, который даст команду эффектору.

Представим себе ситуацию, когда нейронная сеть содержит кроме возбуждающих нейронов, еще и тормозные нейроны. В таком случае возможны три варианта тормозных процессов, которые широко распространены в деятельности ЦНС: реципрокное торможение, локальное и возвратное.

	Возвратноеторможение возникает тогда, когда тормозящие вставочные нейроны действуют на те же нервные клетки, которые их активируют. Особенно наглядный пример возвратного торможения существует в мотонейронах спинного мозга. Такой вариант торможения предохраняет от чрезмерного возбуждения.
	Реципрокное торможение процесс, основанный на том, что одни и те же афферентные пути, через которые осуществляется возбуждение одной группы нервных клеток, обеспечивают через посредство вставочных тормозящих нейронов торможение других групп клеток. Так, если активируются афференты мышцы сгибателя, то одновременно через вставочные тормозящие нейроны затормаживаются мотонейроны мышц разгибателей. Так же координируется работа сгибателей и разгибателей слева и справа при ходьбе
	Латеральное торможение это процесс торможения группы нейронов, расположенных рядом с возбужденными клетками. Тормозящие вставочные нейроны расположены таким образом, что они влияют не только на возбужденную клетку, но и на соседние клетки с такими же функциями, но получающие возбуждение от другого афферентного входа. В результате в соседних клетках развивается глубокое торможение. Этот вид торможения распространен в сенсорных системах