это интересная тема для рассуждений, несомненно.
имхо, если человечеству удастся создать сильный ИИ и поставить на себе на службу, многие парадигмы придется пересмотреть. например, технологии перестанут быть ценностью, ибо любой сможет спросить свой комп «как сделать это» и получить пошаговую инструкцию. Стоимость ресурсов и доступ к ним, наоборот вырастут, т.к. мало обладать технологией, нужно ей еще умудриться воспользоваться.
Ну и, поянтно, капитализм, в основе которого лежит использование труда других людей, будет в невыгодной позиции, потому что людей можно будет заменить на производстве, а соответственно, кому продавать-то, если никто зарплату не получает? Так что вперед, в светлое социалистическое будущее! :)
сейчас эта тема усиленно педалируется в исследованиях, в частности смотрят как эпигенетика меняется в зависимости от поведения (на пчелах буквально седня читал опыты ставили) и как это может сказаться на потомстве.
а вообще, генетикой описывается, скажем, геометрия органов, т.е. благодаря концентрации определенных сигнальных молекул клетка знает в каком месте она находится и в какой вид клеток ей надо вырождаться. Но, видать, позиционирования сигнальных молекул недостаточно чтобы закодировать абсолютно все :)
да, у меня сложилось впечатление, что чего ни начни искать — обязательно найдешь, такое уж там дикое разнообразие. Но вот что характерно: при всем многообразии видов нейронов, их морфологии, вариантов связей и их динамики и т.д., сам мозг — довольно устойчивая, самоподдерживающаяся система, которая мало того обладает нейропластичностью, т.е. при повреждении одного участка мозга, соседние могут взять на себя его функции (в пределах разумного).
По поводу видео — видел я как-то замечательное видео, где на камеру засняли блуждание дендрита по аксону во время процесса запоминания новой информации, но вот никак не могу его теперь найти :( если найду — кину сюда.
По поводу связей в нейронах я немного не понял, в чем именно вопрос. Например на эмбриональной стадии развития нейроны ведут себя (это только упрощение! :)) как амебы, реагируя на химические сигналы и в соответствии с ними выращивают свои аксоны. Конкретные сигнальные молекулы можно нагуглить, например вот так «Molecular cues that guide the development of neural connectivity».
Здорово!
в таком случае не откажусь от вашей помощи в составлении материала.
для меня это все началось с хобби, собственно ИИ, лет 6 назад. Так что пришлось уж почитать про биологические основы интеллекта. В будущем буду стараться сделать это профессией :)
верно, учитывая что все нейроны индивидуальные, любое правило будет огрублением.
и то, что аксон вещает только на дендриты — тоже правило с исключениями, есть и дендрито-дендритные синапсы, и аксоно-аксонные, когда один аксон влияет на синаптические свойства другого, и даже сома-соматические контакты наблюдаются.
как я писал выше, если расписывать, как оно на самом деле — это не статья получится, а полноценный многотомник :)
Спасибо за ваши комментарии, оставайтесь с нами!
да, согласен, что там все сложно. Но думал, есть какой-то мало-мальски законченный обзор влияния нейроглии на передачу сигналов в синапсе, который я бы с удовльствием почитал.
В данной статье, однако, я все-таки не пытался сделать детализированный разбор взаимодействия нейронов с учетом всего и вся, а, как написано в заголовке — ликбез в нейробиологию. Иначе тут пришлось бы перепечатывать тонны литературы. Я сейчас компоную слудющие главы, ну и если интерес читателей пойдет в сторону детального изучения механизмов передачи сигналов, то да, будем вдаваться в подробности.
P.S. не теряйтесь, ваши комментарии очень полезны и как фидбек, и как мнение профессионала. Нейробиология ваша специальность?
ну что же, понеслась!
Во-первых, есть такое правило Дейла: все окончания аксона одного нейрона выделяют один и тот же медиатор. Но так было до открытия ко-трансмиттеров, теперь же оно звучит как-то так: все трансмиттеры нейрона хранятся и испускаются со всех его концов. Т.о., если оба трансмиттера присутствуют в нейроне, то они должны быть в каждом синапсе. Хотя из этого правила есть исключения (Sossin W.S. et al., Dale’s hypothesis revisited: different neuropeptides derived from a common prohormone are targeted to different processes., Proc Natl Acad Sci USA, 87:4845– 4848.)
Во-вторых, есть такие нейроны, которые содержат ингибиторные и возбуждаюшие медиаторы, например (Blitz D.M. et al., Distinct Functions for Cotransmitters Mediating Motor Pattern Selection, J Neurosci, 19(16):6774–6783.) modulatory proctolin neuron (MPN) по-разному действует на своих соседей: ингибирует MCN1/CPN2 c помощью GABA и активирует проктолином stomatogastric ganglion. Ну и в этой статье рассматривается как MPN собственно занимается такими хитрыми делами. В частности, там говорится, что несмотря на то, что проктолин вообще говоря активирует MCN1/CPN2, прокталиновая активация не происходит от MPN. Из этого всего можно сделать выводы, что либо проктолин не везде присутствует, либо что он не доходит до рецепторов из-за действия пептидазы, которая его расщепляет по пути (в статье ссылка). Так что пока не понятно, что имнно там происходит. Но как факт — да, есть такие нейроны, которые синтезируют и возбуждающие и тормозящие медиаторы, но, опять же, это скорее исключение, чем правило.
В-третьих, по поводу «тормозить сам себя». На рис.1 случаи E и F вполне могут привести к «самозамыканию» нейрона. Но тут, наверное, стоит отметить, что, опять же, это скорее исключение, чем правило. Причем, в случае само-торможения, дендрит просто не будет учитываться в общей статистике (1 против 10000), а в случае само-активации опять же его вклад будет незначителен и, наверное, аналогичен какому-нибудь большому модулирующему нейротрансмиттеру, или же приведет к смерти нейрона от перевозбуждения — excitotoxicity. Чисто умозрительно, но пока только так.
По поводу дендритов: по ним сигнал распространяется так же, как и по всему остальному нейрону. Но тут стоит отметить вот что: АР не могут приходить бесконечно часто — есть некоторый период времени, Refactory Period, за который натриевым и калиевым каналам надо восстановить равновесие. Поэтому если по тысяче дендритов приходят сигналы в одно и то же время, то какие-то из них будут не в состоянии пройти. В идеальном случае, если два сигнала приходят точно в одно время (скажем +- 1 мс), то они в одинаковой степени деполяризуют область мембраны и получается просто логическое ИЛИ (мы помним, что АР имеет всегда стандартную амплитуду).
По поводу количества нейротрансмиттеров: да, симулировать brute force становится сложнее, но идеологически все понятно: есть быстрые сигналы, а есть медленные, как-бы модификаторы, которые, например, делают постсинаптическую мембрану более чувствительной. Такой модификатор должен в итоге повышать общий ритм активации нейрона, делая его более активным, что может приводить, например, к галюцинациям :)
имхо, если человечеству удастся создать сильный ИИ и поставить на себе на службу, многие парадигмы придется пересмотреть. например, технологии перестанут быть ценностью, ибо любой сможет спросить свой комп «как сделать это» и получить пошаговую инструкцию. Стоимость ресурсов и доступ к ним, наоборот вырастут, т.к. мало обладать технологией, нужно ей еще умудриться воспользоваться.
Ну и, поянтно, капитализм, в основе которого лежит использование труда других людей, будет в невыгодной позиции, потому что людей можно будет заменить на производстве, а соответственно, кому продавать-то, если никто зарплату не получает? Так что вперед, в светлое социалистическое будущее! :)
а вообще, генетикой описывается, скажем, геометрия органов, т.е. благодаря концентрации определенных сигнальных молекул клетка знает в каком месте она находится и в какой вид клеток ей надо вырождаться. Но, видать, позиционирования сигнальных молекул недостаточно чтобы закодировать абсолютно все :)
По поводу видео — видел я как-то замечательное видео, где на камеру засняли блуждание дендрита по аксону во время процесса запоминания новой информации, но вот никак не могу его теперь найти :( если найду — кину сюда.
По поводу связей в нейронах я немного не понял, в чем именно вопрос. Например на эмбриональной стадии развития нейроны ведут себя (это только упрощение! :)) как амебы, реагируя на химические сигналы и в соответствии с ними выращивают свои аксоны. Конкретные сигнальные молекулы можно нагуглить, например вот так «Molecular cues that guide the development of neural connectivity».
в таком случае не откажусь от вашей помощи в составлении материала.
для меня это все началось с хобби, собственно ИИ, лет 6 назад. Так что пришлось уж почитать про биологические основы интеллекта. В будущем буду стараться сделать это профессией :)
и то, что аксон вещает только на дендриты — тоже правило с исключениями, есть и дендрито-дендритные синапсы, и аксоно-аксонные, когда один аксон влияет на синаптические свойства другого, и даже сома-соматические контакты наблюдаются.
как я писал выше, если расписывать, как оно на самом деле — это не статья получится, а полноценный многотомник :)
Спасибо за ваши комментарии, оставайтесь с нами!
В данной статье, однако, я все-таки не пытался сделать детализированный разбор взаимодействия нейронов с учетом всего и вся, а, как написано в заголовке — ликбез в нейробиологию. Иначе тут пришлось бы перепечатывать тонны литературы. Я сейчас компоную слудющие главы, ну и если интерес читателей пойдет в сторону детального изучения механизмов передачи сигналов, то да, будем вдаваться в подробности.
P.S. не теряйтесь, ваши комментарии очень полезны и как фидбек, и как мнение профессионала. Нейробиология ваша специальность?
Спасибо!
2. Про влияние глиальных клеток хотелось бы почитать.
3. Согласен, переупростил.
инвайта нет, сам только что пришел.
Во-первых, есть такое правило Дейла: все окончания аксона одного нейрона выделяют один и тот же медиатор. Но так было до открытия ко-трансмиттеров, теперь же оно звучит как-то так: все трансмиттеры нейрона хранятся и испускаются со всех его концов. Т.о., если оба трансмиттера присутствуют в нейроне, то они должны быть в каждом синапсе. Хотя из этого правила есть исключения (Sossin W.S. et al., Dale’s hypothesis revisited: different neuropeptides derived from a common prohormone are targeted to different processes., Proc Natl Acad Sci USA, 87:4845– 4848.)
Во-вторых, есть такие нейроны, которые содержат ингибиторные и возбуждаюшие медиаторы, например (Blitz D.M. et al., Distinct Functions for Cotransmitters Mediating Motor Pattern Selection, J Neurosci, 19(16):6774–6783.) modulatory proctolin neuron (MPN) по-разному действует на своих соседей: ингибирует MCN1/CPN2 c помощью GABA и активирует проктолином stomatogastric ganglion. Ну и в этой статье рассматривается как MPN собственно занимается такими хитрыми делами. В частности, там говорится, что несмотря на то, что проктолин вообще говоря активирует MCN1/CPN2, прокталиновая активация не происходит от MPN. Из этого всего можно сделать выводы, что либо проктолин не везде присутствует, либо что он не доходит до рецепторов из-за действия пептидазы, которая его расщепляет по пути (в статье ссылка). Так что пока не понятно, что имнно там происходит. Но как факт — да, есть такие нейроны, которые синтезируют и возбуждающие и тормозящие медиаторы, но, опять же, это скорее исключение, чем правило.
В-третьих, по поводу «тормозить сам себя». На рис.1 случаи E и F вполне могут привести к «самозамыканию» нейрона. Но тут, наверное, стоит отметить, что, опять же, это скорее исключение, чем правило. Причем, в случае само-торможения, дендрит просто не будет учитываться в общей статистике (1 против 10000), а в случае само-активации опять же его вклад будет незначителен и, наверное, аналогичен какому-нибудь большому модулирующему нейротрансмиттеру, или же приведет к смерти нейрона от перевозбуждения — excitotoxicity. Чисто умозрительно, но пока только так.
Продолжение уже готовится.
По поводу дендритов: по ним сигнал распространяется так же, как и по всему остальному нейрону. Но тут стоит отметить вот что: АР не могут приходить бесконечно часто — есть некоторый период времени, Refactory Period, за который натриевым и калиевым каналам надо восстановить равновесие. Поэтому если по тысяче дендритов приходят сигналы в одно и то же время, то какие-то из них будут не в состоянии пройти. В идеальном случае, если два сигнала приходят точно в одно время (скажем +- 1 мс), то они в одинаковой степени деполяризуют область мембраны и получается просто логическое ИЛИ (мы помним, что АР имеет всегда стандартную амплитуду).
По поводу количества нейротрансмиттеров: да, симулировать brute force становится сложнее, но идеологически все понятно: есть быстрые сигналы, а есть медленные, как-бы модификаторы, которые, например, делают постсинаптическую мембрану более чувствительной. Такой модификатор должен в итоге повышать общий ритм активации нейрона, делая его более активным, что может приводить, например, к галюцинациям :)