Начало >> Статьи >> Архивы >> Элементы информационной биологии и медицины

Кодирование информации в рецепторах нервной ткани - Элементы информационной биологии и медицины

Оглавление
Элементы информационной биологии и медицины
Информационные грани жизни
Общая характеристика информации и информационного поля
Эволюция информационной структуры мироздания
Архитектоника информационных отношений
Эволюция информационных систем
Физические аспекты информационных процессов в биосистемах
Информационно-волновые и информационно-корпускулярные особенности функционирования биосистем
Общие свойства функциональных систем
Голографический принцип организации функциональных систем
Голографический принцип системной организации функций мозга
Мотивация и подкрепление - основа голографических построений функций мозга
Эмоции в голографических механизмах, акцептор результатов действия
Доминирующая мотивация в извлечении опыта из памяти
Голографическое взаимодействие индивидов с окружающей средой
Голографические свойства популяций, больших систем
Информационные ступени эволюции функциональных систем
Опережающее отражение действительности
Многоклеточные
Популяции
Информационные свойства функциональных систем
Кодирование информации в рецепторах нервной ткани
Доминирующая мотивация
Эмоциональный сигнал потребности, аспекты поведения
Эмоциональная оценка потребного результата, сенсорное насыщение
Информационная среда и экраны организма
Информация в межсистемных взаимоотношениях в организме
Информационные отношения
Голографическое единство мироздания
Информационные эффекты сверхмалых доз веществ
Эффект бипатии
Особенности эффектов потенцированных средств
Возможные механизмы действия потенцированных средств
Практическое использование информационных эффектов
Информационная сущность традиционной медицины
Информационный подход к болезни
Методологические особенности академической медицины
Современные представления об энерго-информационных механизмах акупунктуры
Гомеопатия как метод информационной медицины
Являются ли лечебные эффекты гомеопатии феноменом плацебо?
Современные представления о механизмах информационных эффектов гомеопатической терапии
Заключение
Литература
Неспецифическая реабилитация ранних информационных нарушений при эмоциональном стрессе

Стимуляция рецепторов нервной ткани осуществляется такими естественными раздражителями как свет, звук, давление, температура, кислотность среды и др.
Наиболее подробно процессы восприятия информации изучены на примере работы рецептора растяжения ракообразных. При растяжении мышечных волокон и расположенных на них дендритах происходит деполяризация сомы рецепторной клетки, которая исчезает с прекращением растяжения. При деполяризации в клетке регистрируется рецепторный, или генераторный, потенциал.

Длительность рецепторного потенциала соответствует длительности раздражающего воздействия, а его амплитуда возрастает с увеличением интенсивности раздражения. Установлено, что рецепторный потенциал обусловлен повышением натриевой проводимости мембраны растянутых дендритов. Поступление ионов натрия создает деполяризующий рецепторный потенциал, который, как считают, электротонически распространяется к телу рецептора.
Если сравнить форму рецепторного потенциала с возникающим в аксоне потенциалом действия, то можно видеть, что в рецепторе осуществляется своеобразная частотная модуляция: информация «интенсивности стимула» кодируется информацией «средняя частота импульсации рецептора». Данный способ «частотной модуляции» обнаружен у многих рецепторов: кожных рецепторов давления, у мышечных веретен, в барорецепторах артерий, в фоторецепторах сетчатки и др., - все они преобразуют интенсивность раздражающих стимулов в среднюю частоту импульсации.
Можно думать, что частота нервных импульсов является универсальным механизмом преобразования информации о метаболической потребности в процесс нервного возбуждения.
Характерно, что стимул не является источником энергии для рецепторного потенциала. Он только определяет информационное движение ионов.
В отличие от рецепторной клетки в ответ на раздражение рецептора в его аксоне возникает серия потенциалов действия. Частота импульсации аксонов зависит от амплитуды рецепторного потенциала. Трансформация рецепторного потенциала в серию потенциалов действия во многих рецепторах происходит около места, где аксон отходит от рецепторной клетки.
Кроме таких первичных рецепторов существуют вторичные рецепторы, например зрительные и слуховые, в которых рецепторный потенциал не трансформируется в потенциалы действия. В этих рецепторах трансформация осуществляется в терминалях афферентной нервной клетки, которая образует синаптический контакт с рецепторной клеткой.
Если рецепторный потенциал рецептора растяжения относительно слабо адаптируется, то в большинстве рецепторов рецепторный потенциал во время постоянной стимуляции падает, или адаптируется. Разные рецепторы сильно отличаются по скорости адаптации. Медленно адаптируются рецепторы, контролирующие степень растяжения мышц, хеморецепторы к содержанию ионов водорода в тканях, осморецепторы. Другие, как, например, терморецепторы кожи и световые рецепторы, адаптируются с промежуточной скоростью. Быстро адаптируются рецепторы давления и вибрации (тельца Пачини).
Информационная роль адаптации состоит, по-видимому, в том, что она, отражая своеобразное приспособление рецептора к стимулу, определяет дискретность раздражения при изменении его интенсивности или местоположения по отношению к рецептору, что также способствует процессам частотной модуляции возбуждений в рецепторах.

Установлено, что количественные соотношения между амплитудой стимула и частотой импульсаций рецепторов, так называемая передаточная функция, не одинакова в разных рецепторах. Медленный рецептор растяжения может иметь линейную передаточную функцию в широком диапазоне, т.е. частота потенциалов действия этих рецепторов пропорциональна амплитуде стимулов. Многие другие рецепторы имеют передаточную функцию, при которой рецепторный потенциал быстро возрастает (а при надпороговых стимулах - и частота потенциалов действия) при низкой амплитуде стимула, но чувствительность рецептора постепенно снижается с увеличением амплитуды стимула. Такие процессы наблюдаются, например, в световых рецепторах. У болевых рецепторов частота потенциалов действия увеличивается в нарастающей степени по мере повышения интенсивности стимула.
Из приведенных примеров можно видеть, что рецепторы осуществляют кодирование информации на «двоичном принципе» - наличия или отсутствия стимула или различной степени его интенсивности.
Информационная функция рецепторов в классической физиологии исследована с традиционных позиций действия стимулов. Причем очень часто эти эксперименты осуществляются на изолированных переживающих препаратах рецепторов.
В интактном организме функция рецепторов, включенных в различные функциональные системы, качественно отличается. В этом случае многочисленные рецепторы (особенно внешние), наряду с реакцией на внешние стимулы, под влиянием доминирующей потребности и формирующейся на ее основе доминирующей мотивации избирательно настраиваются на специальные раздражители (McDonnel M. F., Flynn J. F., 1966; Снякин П. Г., 1971; Есаков А. И., 1987). Механизмы активного восприятия информации рецепторами все еще недостаточно изучены.

Особенности передачи информации в нервных волокнах.

В соответствии с принципом двоичного кодирования информации в нервных окончаниях передача информации о потребности в нервных волокнах также определяется интенсивностью стимула. Если на выходе рецептора отмечается отсутствие импульса или один импульс, то его отсутствие несет информацию о том, что интенсивность раздражения ниже порога, тогда как наличие одного импульса означает, что интенсивность выше порога. При увеличении числа импульсов на выходе рецепторов можно судить о разных уровнях стимуляции. Если максимальное число импульсов в афферентном волокне равно N, то теоретически рецептор может передать в ЦНС сигналы N + 1 при различных уровнях интенсивности стимула.
Число различимых уровней интенсивности стимулов, кодируемых сигналами, передаваемыми по нервным волокнам, для идеальных рецепторов, которые отвечают на постоянно действующий стимул импульсацией с постоянной частотой, равно
N+l=fmt+1,
где fm - максимальная частота разряда рецептора, t - время наблюдения. Верхний предел fm определяется временем рефрактерности нервного волокна.

Для нервной системы типична избыточность передачи информации. Это, прежде всего, - параллельная передача информации по двум или большему числу каналов. Избыточность передачи информации определяется также плотностью рецепторов на периферии. Центробежная иннервация рецепторов также избирательно настраивает их на специальные раздражители (Гранит Р., 1973; Есаков А. И., 1987). Это все компенсирует помехи процессу кодирования информации в рецепторах. Механизм латерального торможения, в свою очередь, ограничивает ширину распространения сигналов при передаче их по параллельным каналам в ЦНС.
Мы полагаем, что распространение возбуждения по нервам, наряду с импульсной электрической природой, включает быстрый информационный механизм. Генерируемый рецепторным потенциалом частотноволновой процесс порождает информационные волны, которые практически без задержки через периневральное пространство и перехваты Ранвье распространяются в центральную нервную систему, где избирательно воспринимаются соответствующими структурами мозга. Этот же механизм имеет место и в эффекторных нервных волокнах.



 
« Электроэнцефалограмма и функциональные состояния человека   Эндокринология »