La neurona: perspectiva de los piratas informáticos

No muy a menudo ves pañuelos alrededor. Hoy en día, en su mayoría, se los considera poco saludables y buenos ... simplemente simple. Se sentirá completamente decepcionado al saber que no tienen nada que ver con este artículo, excepto por algunas similitudes que tienen en comparación con su nueva corteza. Si extrajera el neocórtex de su cerebro y lo extendiera sobre una mesa, lo más probable es que no se diera cuenta de que no es solo del tamaño de un pañuelo grande; también comparte el mismo grosor.

La neocorteza, o corteza corta, en latín significa "nueva corteza" o "nueva corteza" y representa el cambio evolutivo más reciente en el cerebro de los mamíferos. Envuelve el "cerebro viejo" y tiene varias crestas y valles (llamados surcos y circunvoluciones) que se han formado a partir del intento más exitoso de evolución para insertar tanta corteza como sea posible en nuestros cráneos. Asumió la tarea de procesar las entradas sensoriales y preservar los recuerdos, y con razón. Dibuja un cuadrado de un milímetro en tu pañuelo y contendrá alrededor de 100.000 neuronas. Se ha estimado que la corteza humana típica contiene alrededor de 30 mil millones de neuronas. Si mantenemos la suposición de que cada neurona tiene 1000 sinapsis, eso pondría el total de conexiones sinápticas en su corteza en 30 billones - un número tan grande que literalmente supera nuestra capacidad de comprensión. Y aparentemente lo suficiente para conservar todos los recuerdos de toda una vida.

En el teatro de tu mente, imagina un pañuelo estirado frente a ti. Es . Contiene todo sobre ti. Cada recuerdo que tienes está ahí. La voz de tu mejor amigo, el olor de tu comida favorita, la canción que escuchaste en la radio esta mañana, sientes que cuando tus hijos te dicen que te aman, está ahí. Tu corteza, ese pequeño pañuelo de aspecto insignificante que tienes delante, está leyendo este artículo en este mismo momento.

Qué máquina tan maravillosa; una máquina habilitada por un tipo especial de célula, una célula que llamamos neurona. En este artículo, exploraremos cómo funciona una neurona de panorama eléctrico. Así es como las señales eléctricas se mueven de una neurona a otra y crean quiénes somos.

Neurona básica

Diagrama neuronal de Magic Learning

A pesar de las asombrosas hazañas que realiza un cerebro humano, la neurona es relativamente simple cuando se observa por sí sola. Sin embargo, las neuronas son células vivas y tienen muchas de las mismas complejidades que otras células, como núcleos, mitocondrias, ribosomas, etc. Cada una de estas partes celulares podría ser el tema de un libro completo. Su simplicidad surge del trabajo básico que realiza, que produce voltaje cuando la suma de sus entradas alcanza un cierto umbral, que es de aproximadamente 55 mV.

Usando la imagen de arriba, examinemos los tres componentes principales de una neurona.

Soma

El soma es el cuerpo celular y contiene el núcleo y otros componentes de una célula típica. Existen diferentes tipos de neuronas, cuyas diferentes características provienen del soma. Su tamaño puede variar de 4 a más de 100 micrómetros.

Dendritas

Las dendritas sobresalen del soma y actúan como entradas de la neurona. Una neurona típica tendrá miles de dendritas, cada una de las cuales se conectará a un axón de otra neurona. La conexión se llama sinapsis pero no física. Hay un espacio entre los extremos de las dendritas y un axón llamado hendidura sináptica. La información se transmite a través de la brecha mediante transmisores neuronales, que son sustancias químicas como la dopamina y la serotonina.

Axon

Cada neurona tiene solo un axón, que se extiende desde el soma y actúa de manera similar al cable eléctrico. Cada axón terminará con fibras terminales, formando sinapsis con hasta otras 1.000 neuronas. Los axones varían en longitud y pueden alcanzar unos pocos metros de longitud. Los axones más largos del cuerpo humano van desde la planta del pie hasta la médula espinal.

La función eléctrica básica de una neurona es generar un pico de voltaje de su axón cuando la suma de sus voltajes de entrada (a través de sus dendritas) cruza un umbral específico. Y debido a que los axones están conectados a las dendritas de otras neuronas, terminas con esta red neuronal enormemente complicada.

Dado que todos somos un grupo de tipos electrónicos aquí, podría pensar en estos "picos de voltaje" como una diferencia de potencial. Pero no es así como funciona. De todos modos, no en el cerebro. Echemos un vistazo más de cerca a cómo fluye la electricidad de una neurona a otra.

Potenciales de acción: el protocolo de comunicación del cerebro

El axón está cubierto con una vaina de mielina que actúa como aislante. Hay pequeñas roturas en la hoja a lo largo del axón, que llevan el nombre de su descubridor, llamado Nodos de Ranvier. Es importante señalar que estos nodos son canales iónicos. En los espacios inmediatamente fuera y dentro de la membrana del axón hay una concentración de iones de potasio y sodio. Los canales de iones se abrirán y cerrarán, creando una diferencia local en la concentración de iones de sodio y potasio.

Diagrama a través de Washington U.

Todos necesitamos saber que un ion es un átomo con carga. En reposo, la concentración de iones de sodio / potasio crea una diferencia negativa de 70 mV entre el exterior y el interior de la membrana del axón, con una mayor concentración de iones de sodio en el exterior y una mayor concentración de iones de potasio en el interior. La suma creará un potencial de acción cuando alcance -55 mV. Cuando eso suceda, se abrirá un canal de iones de sodio. Esto permite que los iones de sodio positivos fuera de la membrana del axón se filtren hacia adentro, cambiando la concentración de iones de sodio / potasio dentro del axón, lo que a su vez cambia la diferencia de potencial de -55 mV a aproximadamente +40 mV. Este proceso se conoce como despolarización.

Gráfico de Washington U.

Uno tras otro, los canales de sodio se abren a lo largo de todo el axón. Cada uno se abre solo por un corto tiempo, e inmediatamente después, los canales de iones de potasio se abren, permitiendo que los iones de potasio positivos se muevan desde el interior de la membrana del axón hacia el exterior. Esto cambia la concentración de iones sodio / potasio y devuelve la diferencia de potencial a su punto de reposo de -70 mV en un proceso conocido como repolarización. De principio a fin, el proceso tarda unos cinco milisegundos. El proceso hace que un pico de voltaje de 110 mV recorra la longitud de todo el axón y se denomina potencial de acción. Este pico de voltaje terminará en el soma de otra neurona. Si esa neurona en particular es suficiente de estos picos, también creará un potencial de acción. Este es el proceso básico de cómo los patrones eléctricos se propagan a través de la corteza.

El cerebro de los mamíferos, específicamente la corteza, es una máquina increíble y capaz de mucho más que nuestras computadoras más poderosas. Comprender cómo funciona nos dará un mejor conocimiento de la construcción de máquinas inteligentes. Y ahora que conoce las propiedades eléctricas básicas de una neurona, está en una mejor posición para comprender las redes neuronales artificiales.

Fuentes

Potencial de acción en las neuronas, a través de Youtube

Sobre inteligencia, por Jeff Hawkins, ISDN 978-0805078534

  • Craig Stewart dice:

    Este artículo sugiere que los picos de voltaje viajan a lo largo de la sinapsis mediante el uso de un proceso similar al de la propagación de la señal a lo largo del axón, utilizando sodio y potasio. Este no es el caso. cuando la señal llega a la sinapsis, activa la apertura de canales para que los neurotransmisores se liberen en la brecha sináptica. Estos varían según las diferentes partes del sistema nervioso (y varias partes del cerebro), pero las dendritas las detectan mediante protiens especiales en la brecha sináptica. Es un proceso fascinante (si está involucrado en tal cosa) que permite que la señal se active y al mismo tiempo aísla eléctricamente los componentes (la sinapsis actúa casi como un embrague óptico (aunque es de naturaleza química))

    • Ostraco dice:

      Agregue hormonas y las cosas se ponen realmente interesantes. Por cierto, nuestro intestino a veces se llama nuestro * segundo cerebro *.

  • Ostraco dice:

    "Cada recuerdo que tienes está ahí".

    ¿Lo es? Pensé que era más como lo esencial destilado de la experiencia.

    “El cerebro de los mamíferos, específicamente la corteza, es una máquina increíble y capaz de mucho más que nuestras computadoras más poderosas. "

    ¿Monto incluso? ¿O nuestras "computadoras" también usan efectos cuánticos?

    • Murdock dice:

      Para ser justos, nuestras computadoras cuánticas no son muy poderosas. Mientras puedas contar 143, eres más inteligente que la mejor computadora cuántica que conozco.

    • Gravis dice:

      Nuestras "computadoras" son tan capaces que han creado un sistema de almacenamiento de datos externo y después de mucha sincronización y revisión de datos, finalmente han creado nuevos dispositivos de computadora externos, incluidos los que utilizan efectos cuánticos.

      • Flavio Marcon (@flavius_marcon) dice:

        Esta. Creo que la distinción entre la profundidad de la sensibilidad humana y el “poder de la computadora” en bruto que poseen las máquinas (que diseñamos) es la fuente de mucha confusión y muchas comparaciones extrañas.

  • Est dice:

    ¡Buen artículo! Entonces explica por qué nuestro pensamiento toma un camino diferente dependiendo del nivel de nuestras hormonas.

  • DainBramage dice:

    ¡Maravilloso artículo! Siempre me ha fascinado la neurología (tener una lesión cerebral traumática a una edad temprana le hará eso a una persona), y artículos como estos que destilan el tema en términos que entiendo claramente son una curiosidad bienvenida. Muchas gracias por tu escritura.

  • Cierto dice:

    Si observa el nivel macroscópico de la forma cerebral (EEG), entonces la frecuencia más alta que ve es de alrededor de 100 Hz (ref: https://en.wikipedia.org/wiki/Gamma_wave). Y sin embargo, debido a su naturaleza asincrónica y paralela y en términos de efectividad, es completamente llamativo.

    • Gusto dice:

      ¿Significa eso que la mente se está explotando?

  • Un dron dice:

    “No ves pañuelos con demasiada frecuencia. Hoy en día, en su mayoría se los considera insalubres y sanos ... simplemente simple. "

    Hombre, eso es malo ... El Sr. SIEMPRE usa un pañuelo recién limpio; mejor dos (como yo). Un “pañuelo” de bolsillo trasero para uso personal y un bolsillo en el pecho que de otro modo no se tocaría para emergencias, para ayudar a otros. El bolsillo en el pecho también es la declaración de Lord of Fashion cuando se usa un traje. Ajuste su higiene personal / pública positivamente Will Sweatman, y siempre use al menos un pañuelo, ¡y úselo de manera responsable!

  • localroger dice:

    Buen artículo, pero es solo la mitad de la historia. La cascada del potencial de acción es probablemente responsable de la percepción y el cálculo, nuestra capacidad para reconocer patrones en nuestro entorno y hacer planes basados ​​en ellos. También es probable que los recuerdos a corto plazo se mantengan mediante posibles bucles de acción. Pero los recuerdos a largo plazo, estos persisten después de la inconsciencia, probablemente estén formados por el crecimiento de nuevas dendritas. Tenemos pruebas bastante sólidas de que este es el caso; mi ejemplo favorito es que los cerebros de los pájaros cantores cultivados en un entorno rico en países Termina de manera confiable pesando más que los cerebros de los pájaros cantores criados en silencio. Es así como se forman los patrones que son detectados por las cascadas de potenciales de acción. Y aparte de la sospecha de que el mecanismo está relacionado con el crecimiento de nuevas dendritas y sinapsis, realmente no tenemos ni idea de cuáles son los mecanismos o reglas sobre cómo sucede eso.

    • Ostraco dice:

      En otras palabras, ¿necesito más bucles posibles de acción? ¿Se pregunta qué tan bien funciona esto con mnemónicos?

      • localroger dice:

        Los mnemónicos probablemente funcionan explotando las vías existentes a largo plazo, esas dendritas desarrolladas, para acortar el camino del bucle para nuevos recuerdos a corto plazo. Los recuerdos a corto plazo que duran bastante tiempo están codificados de alguna manera por el crecimiento dendrítico y sináptico en recuerdos a largo plazo. Estoy un poco aquí porque realmente no sabemos mucho sobre el almacenamiento a largo plazo, aparte de que parece implicar el crecimiento de tejido, pero apuesto a que esta es la dirección que vamos a encontrar.

  • Jin Choung dice:

    no recibo el pañuelo ... ¿toda nuestra corteza es del tamaño y el grosor de un pañuelo? ¿Es el coretex la totalidad de la coliflor / materia gris en dos hemisferios carnosos?

    • notarealemail dice:

      Bueno, se pliega un poco y las cosas interesantes suceden en el “exterior”. No, realmente no entiendo cómo funciona algo en mi cabeza.

    • Steven Dufresne dice:

      La mayoría de estos son axones ("alambres"). Vea la vista de corte aquí http://www.sciencephoto.com/media/119681/view. Los blancos son axones.

  • zakqwy dice:

    No odies ... ¡Myelinate!

  • David dice:

    No se incluyen microtubos aquí: ¡se requiere actualización! La neurona se multiplica en complejidad por orden de magnitud si se considera la posibilidad de variabilidad de los patrones de microtúbulos.

  • steve dice:

    Últimamente he observado un patrón en HaD: la gente escribe sobre cosas que no sabe. El artículo comete el error más clásico en una descripción de difusión de acción posible:

    "Esto permite que los iones de sodio positivos fuera de la membrana del axón fluyan hacia adentro, cambiando la concentración de iones de sodio / potasio dentro del axón, lo que a su vez cambia la diferencia de potencial de -55 mV a aproximadamente +40 mV".

    No no. Las concentraciones permanecen (casi) iguales. Solo una pequeña fracción de iones atraviesa la membrana. Solo, hasta que se descargue la capacidad de la membrana. De lo contrario, la neurona podría dispararse solo una vez y luego tendría que bombear los iones antes de que pudiera encenderse. No muy eficaz.
    ¡Cíñete a las cosas que conoces!

    • Es Sweatman dice:

      Jaja, dices "No. No funciona", luego describe cómo funciona.

      Como la mayoría de mis artículos, este tiene como objetivo dar una explicación muy básica de las neuronas. Pero agradecemos comentarios más detallados como el suyo.

Gloria Vega
Gloria Vega

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.