Neuronen & Synapsen
Memory & The Brain
Die Kernkomponente des Nervensystems im Allgemeinen und insbesondere des Gehirns sind die Neuronen oder Nervenzellen, die "Gehirnzellen" der Volkssprache. Ein Neuron ist eine elektrisch anregbare Zelle, die Informationen durch elektrochemische Signalverarbeitung verarbeitet und überträgt. Im Gegensatz zu anderen Zellen teilen sich Neuronen niemals und sterben auch nicht ab, um durch neue ersetzt zu werden. Gleichermaßen können sie normalerweise nicht ersetzt werden, nachdem sie verloren gegangen sind, obwohl es einige Ausnahmen gibt.
Das durchschnittliche menschliche Gehirn hat etwa 100 Milliarden Neuronen (oder Nervenzellen) und viele weitere Neuroglia (oder Gliazellen), die dazu dienen, die Neuronen zu unterstützen und zu schützen (obwohl das Ende dieser Seite für weitere Informationen über Gliazellen siehe). Jedes Neuron kann mit bis zu 10.000 anderen Neuronen verbunden werden, indem es Signale über bis zu 1.000.000.000.000.000 synaptische Verbindungen an einander weitergibt, was nach einigen Schätzungen einem Computer mit einem 1 Billion Bit pro Sekunde-Prozessor entspricht. Die Schätzungen der Gedächtniskapazität des menschlichen Gehirns variieren stark von 1 bis 1.000 Terabyte (zum Vergleich: die 19 Millionen Bände in der US Library of Congress repräsentieren etwa 10 Terabyte Daten).
Die Informationsübertragung im Gehirn, wie Sie während der Prozesse der Speicher Codierung und-Abfrage stattfindet, wird mit einer Kombination aus Chemikalien und Strom erreicht. Es handelt sich um einen sehr komplexen Prozess, der eine Vielzahl von miteinander verbundenen Schritten beinhaltet, aber hier kann ein schneller Überblick gegeben werden.
EIN typisches Neuron besitzt ein Soma (der zwiebelförmige Zellkörper, der den Zellkern enthält), Dendriten (lange, gefederte Fäden, die an den Zellkörper in einem komplexen verzweigten "dendritischen Baum" befestigt sind) und ein einzelnes Axon (ein spezielles, extra langes, verzweigtes zelluläres Filament, Das kann tausendmal so lang wie das Soma sein).
Jedes Neuron pflegt einen Spannungsverlauf über seine Membran, bedingt durch metabolisch angetriebene Unterschiede bei Ionen von Natrium, Kalium, Chlorid und Kalzium innerhalb der Zelle, die jeweils eine andere Ladung haben. Ändert sich die Spannung deutlich, entsteht ein elektrochemischer Puls, der als Aktions Potential (oder Nervenimpuls) bezeichnet wird. Diese elektrische Aktivität kann gemessen und als Wellenform dargestellt werden, die Hirn Welle oder Hirn Rhythmus genannt wird.
Dieser Puls bewegt sich schnell entlang des Axons der Zelle und wird über eine spezialisierte Verbindung, die als Synapse bekannt ist, auf ein benachbartes Neuron übertragen, das ihn durch seine Federenden Dendriten empfängt. EINE Synapse ist eine komplexe Membran Kreuzung oder-Lücke (die tatsächliche Lücke, auch bekannt als die synaptische Spaltung, ist in der Größenordnung von 20 Nanometern, oder 20 Millionstel Millimeter) verwendet, um Signale zwischen den Zellen zu übertragen, und diese Übertragung ist daher als synaptische Verbindung bekannt. Obwohl Axon-dendrite synaptische Verbindungen die Norm sind, sind auch andere Variationen (z.b. dendrite-dendrite, Axon-Axon, dendrite-Axon) möglich. EIN typisches Neuron feuert 5-50 Mal jede Sekunde.
Jedes einzelne Neuron kann auf diese Weise tausende von Verbindungen zu anderen Neuronen bilden, was einem typischen Gehirn weit über 100 Billionen Synapsen (bis zu 1.000.000.000.000.000, nach einigen Schätzungen) gibt. Funktionell Verwandte Neuronen verbinden sich miteinander, um neuronale Netzwerke zu bilden (auch als neuronale Netze oder Baugruppen bekannt). Die Verbindungen zwischen Neuronen sind nicht statisch, aber Sie verändern sich mit der Zeit. Je mehr Signale zwischen zwei Neuronen gesendet werden, desto stärker wächst die Verbindung (technisch erhöht sich die Amplitude der Reaktion des postsynaptischen Neurons), und so wird das Gehirn mit jeder neuen Erfahrung und jedem erinnerten Ereignis oder jeder Tatsache leicht seine physische Struktur.
Die Wechselwirkungen von Neuronen sind zwar nicht nur elektrisch, sondern auch elektrochemisch. Jedes Axon-Terminal enthält Tausende von membrangebundenen SACS, die Vesikel genannt werden, die wiederum jeweils Tausende von Neurotransmitter-Molekülen enthalten. Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die Signale zwischen Neuronen und anderen Zellen weiterleiten, verstärken und modulieren. Die beiden häufigsten Neurotransmitter im Gehirn sind die Aminosäuren Glutamat und GABA; Weitere wichtige Neurotransmitter sind Acetylcholin, Dopamin, Adrenalin, Histamin, Serotonin und Melatonin.
Wenn Sie durch einen elektrischen Puls stimuliert werden, werden Neurotransmitter verschiedener Arten freigesetzt, und Sie überqueren die Zellmembran in die synaptische Lücke zwischen Neuronen. Diese Chemikalien binden sich dann an chemische Rezeptoren in den Dendriten des empfangenden (postsynaptischen) Neurons. Dabei verursachen Sie Veränderungen in der Durchlässigkeit der Zellmembran zu bestimmten Ionen, die spezielle Tore oder Kanäle öffnen, die eine Flut von geladenen Teilchen (Ionen von Kalzium, Natrium, Kalium und Chlorid) hereinlassen. Dies wirkt sich auf die mögliche Ladung des empfangenden Neurons aus, der dann ein neues elektrisches Signal im empfangenden Neuron aufnimmt. Der gesamte Prozess dauert weniger als 1 5-Hundertstel Sekunden. Auf diese Weise wird eine Botschaft innerhalb des Gehirns konvertiert, wenn Sie sich von einem Neuron zum anderen bewegt, von einem elektrischen Signal zu einem chemischen Signal und wieder zurück, in einer fortlaufenden Kette von Ereignissen, die die Grundlage aller Hirnaktivität ist.
Das elektrochemische Signal, das von einem bestimmten Neurotransmitter freigesetzt wird, kann dazu anregen, die empfangende Zelle auch zu feuern oder zu hemmen oder zu verhindern, dass Sie abfeuert. Verschiedene Neurotransmitter neigen dazu, als Erregung zu fungieren (z.b. Acetylcholin, Glutamat, Aspartat, Noradrenalin, Histamin) oder hemmt (z.b. GABA, Glyzin, seratonin), während einige (z.b. Dopamin) auch sein können. Subtile Variationen der Mechanismen der Neurotransmission ermöglichen es dem Gehirn, auf die verschiedenen Anforderungen zu reagieren, die an ihn gestellt werden, einschließlich der Kodierung, Konsolidierung, Speicherung und Abfrage von Erinnerungen.
Wie bereits erwähnt wurde, enthält das Gehirn neben Neuronen etwa eine gleiche Masse an Gliazellen (Neuroglia oder einfach Glia), wobei die häufigsten Arten Oligodendrozyten, Astrozyten und Mikroglia sind. Da Sie so viel kleiner sind als Neuronen, gibt es bis zu 10-mal so viele in der Zahl, und verschiedene Bereiche des Gehirns haben höhere oder niedrigere Konzentrationen von Glia. Früher dachte man, dass sich die Rolle der Gliazellen auf die physische Unterstützung, Ernährung und Reparatur der Neuronen des zentralen Nervensystems beschränkte. Neuere Forschungen deuten jedoch darauf hin, dass Glia, insbesondere Astrozyten, tatsächlich eine viel aktivere Rolle in der Hirn Kommunikation und Neuroplastizität spielen, obwohl das Ausmaß und die Mechanik dieser Rolle noch ungewiss sind und eine beträchtliche Menge an die zeitgenössische Hirnforschung konzentriert sich nun auf glials Zellen.
Das durchschnittliche menschliche Gehirn hat etwa 100 Milliarden Neuronen (oder Nervenzellen) und viele weitere Neuroglia (oder Gliazellen), die dazu dienen, die Neuronen zu unterstützen und zu schützen (obwohl das Ende dieser Seite für weitere Informationen über Gliazellen siehe). Jedes Neuron kann mit bis zu 10.000 anderen Neuronen verbunden werden, indem es Signale über bis zu 1.000.000.000.000.000 synaptische Verbindungen an einander weitergibt, was nach einigen Schätzungen einem Computer mit einem 1 Billion Bit pro Sekunde-Prozessor entspricht. Die Schätzungen der Gedächtniskapazität des menschlichen Gehirns variieren stark von 1 bis 1.000 Terabyte (zum Vergleich: die 19 Millionen Bände in der US Library of Congress repräsentieren etwa 10 Terabyte Daten).
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| Diagramm eines Neurons Bild aus Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Neuron) |
Die Informationsübertragung im Gehirn, wie Sie während der Prozesse der Speicher Codierung und-Abfrage stattfindet, wird mit einer Kombination aus Chemikalien und Strom erreicht. Es handelt sich um einen sehr komplexen Prozess, der eine Vielzahl von miteinander verbundenen Schritten beinhaltet, aber hier kann ein schneller Überblick gegeben werden.
EIN typisches Neuron besitzt ein Soma (der zwiebelförmige Zellkörper, der den Zellkern enthält), Dendriten (lange, gefederte Fäden, die an den Zellkörper in einem komplexen verzweigten "dendritischen Baum" befestigt sind) und ein einzelnes Axon (ein spezielles, extra langes, verzweigtes zelluläres Filament, Das kann tausendmal so lang wie das Soma sein).
Jedes Neuron pflegt einen Spannungsverlauf über seine Membran, bedingt durch metabolisch angetriebene Unterschiede bei Ionen von Natrium, Kalium, Chlorid und Kalzium innerhalb der Zelle, die jeweils eine andere Ladung haben. Ändert sich die Spannung deutlich, entsteht ein elektrochemischer Puls, der als Aktions Potential (oder Nervenimpuls) bezeichnet wird. Diese elektrische Aktivität kann gemessen und als Wellenform dargestellt werden, die Hirn Welle oder Hirn Rhythmus genannt wird.
Dieser Puls bewegt sich schnell entlang des Axons der Zelle und wird über eine spezialisierte Verbindung, die als Synapse bekannt ist, auf ein benachbartes Neuron übertragen, das ihn durch seine Federenden Dendriten empfängt. EINE Synapse ist eine komplexe Membran Kreuzung oder-Lücke (die tatsächliche Lücke, auch bekannt als die synaptische Spaltung, ist in der Größenordnung von 20 Nanometern, oder 20 Millionstel Millimeter) verwendet, um Signale zwischen den Zellen zu übertragen, und diese Übertragung ist daher als synaptische Verbindung bekannt. Obwohl Axon-dendrite synaptische Verbindungen die Norm sind, sind auch andere Variationen (z.b. dendrite-dendrite, Axon-Axon, dendrite-Axon) möglich. EIN typisches Neuron feuert 5-50 Mal jede Sekunde.
Jedes einzelne Neuron kann auf diese Weise tausende von Verbindungen zu anderen Neuronen bilden, was einem typischen Gehirn weit über 100 Billionen Synapsen (bis zu 1.000.000.000.000.000, nach einigen Schätzungen) gibt. Funktionell Verwandte Neuronen verbinden sich miteinander, um neuronale Netzwerke zu bilden (auch als neuronale Netze oder Baugruppen bekannt). Die Verbindungen zwischen Neuronen sind nicht statisch, aber Sie verändern sich mit der Zeit. Je mehr Signale zwischen zwei Neuronen gesendet werden, desto stärker wächst die Verbindung (technisch erhöht sich die Amplitude der Reaktion des postsynaptischen Neurons), und so wird das Gehirn mit jeder neuen Erfahrung und jedem erinnerten Ereignis oder jeder Tatsache leicht seine physische Struktur.
Die Wechselwirkungen von Neuronen sind zwar nicht nur elektrisch, sondern auch elektrochemisch. Jedes Axon-Terminal enthält Tausende von membrangebundenen SACS, die Vesikel genannt werden, die wiederum jeweils Tausende von Neurotransmitter-Molekülen enthalten. Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die Signale zwischen Neuronen und anderen Zellen weiterleiten, verstärken und modulieren. Die beiden häufigsten Neurotransmitter im Gehirn sind die Aminosäuren Glutamat und GABA; Weitere wichtige Neurotransmitter sind Acetylcholin, Dopamin, Adrenalin, Histamin, Serotonin und Melatonin.
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| Synaptische Übertragung Bild aus Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_synapse) |
Wenn Sie durch einen elektrischen Puls stimuliert werden, werden Neurotransmitter verschiedener Arten freigesetzt, und Sie überqueren die Zellmembran in die synaptische Lücke zwischen Neuronen. Diese Chemikalien binden sich dann an chemische Rezeptoren in den Dendriten des empfangenden (postsynaptischen) Neurons. Dabei verursachen Sie Veränderungen in der Durchlässigkeit der Zellmembran zu bestimmten Ionen, die spezielle Tore oder Kanäle öffnen, die eine Flut von geladenen Teilchen (Ionen von Kalzium, Natrium, Kalium und Chlorid) hereinlassen. Dies wirkt sich auf die mögliche Ladung des empfangenden Neurons aus, der dann ein neues elektrisches Signal im empfangenden Neuron aufnimmt. Der gesamte Prozess dauert weniger als 1 5-Hundertstel Sekunden. Auf diese Weise wird eine Botschaft innerhalb des Gehirns konvertiert, wenn Sie sich von einem Neuron zum anderen bewegt, von einem elektrischen Signal zu einem chemischen Signal und wieder zurück, in einer fortlaufenden Kette von Ereignissen, die die Grundlage aller Hirnaktivität ist.
Das elektrochemische Signal, das von einem bestimmten Neurotransmitter freigesetzt wird, kann dazu anregen, die empfangende Zelle auch zu feuern oder zu hemmen oder zu verhindern, dass Sie abfeuert. Verschiedene Neurotransmitter neigen dazu, als Erregung zu fungieren (z.b. Acetylcholin, Glutamat, Aspartat, Noradrenalin, Histamin) oder hemmt (z.b. GABA, Glyzin, seratonin), während einige (z.b. Dopamin) auch sein können. Subtile Variationen der Mechanismen der Neurotransmission ermöglichen es dem Gehirn, auf die verschiedenen Anforderungen zu reagieren, die an ihn gestellt werden, einschließlich der Kodierung, Konsolidierung, Speicherung und Abfrage von Erinnerungen.
Wie bereits erwähnt wurde, enthält das Gehirn neben Neuronen etwa eine gleiche Masse an Gliazellen (Neuroglia oder einfach Glia), wobei die häufigsten Arten Oligodendrozyten, Astrozyten und Mikroglia sind. Da Sie so viel kleiner sind als Neuronen, gibt es bis zu 10-mal so viele in der Zahl, und verschiedene Bereiche des Gehirns haben höhere oder niedrigere Konzentrationen von Glia. Früher dachte man, dass sich die Rolle der Gliazellen auf die physische Unterstützung, Ernährung und Reparatur der Neuronen des zentralen Nervensystems beschränkte. Neuere Forschungen deuten jedoch darauf hin, dass Glia, insbesondere Astrozyten, tatsächlich eine viel aktivere Rolle in der Hirn Kommunikation und Neuroplastizität spielen, obwohl das Ausmaß und die Mechanik dieser Rolle noch ungewiss sind und eine beträchtliche Menge an die zeitgenössische Hirnforschung konzentriert sich nun auf glials Zellen.
