Tafakkur me'morlari: Neyronlar qanday qilib fikr va harakatga aylanadi?

Kiprik qoqquncha: Tanamizdagi chaqmoq tezligidagi aloqa

Qo'lingizni qaynab turgan choynakka bexosdan tekkazib olgan lahzani tasavvur qiling. Bir soniyaning o'ndan bir ulushida qo'lingiz o'z-o'zidan orqaga tortiladi. Bu qisqa on ichida vujudingizda chinakam axborot bo'roni yuz beradi: xavf signali barmoq uchidagi retseptorlardan orqa miyaga yetib boradi, u yerdan mushaklarga shoshilinch harakat buyrug'i qaytadi va ayni paytda bosh miyada og'riq hissi shakllanadi. Bunday hayratlanarli aloqa zanjirini ta'minlovchi bosh qahramonlar esa neyronlar, ya'ni nerv hujayralaridir.

Gubkalar va sodda tuzilishli plastinkasimonlardan tashqari deyarli barcha hayvonlarning asab tizimi aynan neyronlardan tashkil topgan. O'simliklar va zamburug'lar olamida esa nerv hujayralari umuman uchramaydi. Olimlarning ta'kidlashicha, tirik hujayralarning elektr signallarini hosil qilish va o'tkazish qobiliyati bundan 700–800 million yil muqaddam, toniy davrida yuzaga kelgan. Dastlabki neyronlarning ajdodlari maxsus kimyoviy moddalar ajratuvchi bez hujayralari bo'lgan. Vaqt o'tishi bilan ular tezkor elektr impulslarini yaratuvchi ion kanallari va sinaps apparatiga ega bo'lib, bugungi murakkab tafakkur poydevorini qurgan.

Neyron anatomiyasi: Tirik kabel qanday tuzilgan?

Odatdagi hujayralar singari neyron ham yadro, mitoxondriya va Golji majmuasiga ega. Biroq uning shakli organizmdagi boshqa hech bir to'qimaga o'xshamaydi. Tuzilishiga ko'ra neyronni shox-shabbali ulkan daraxtga qiyoslash mumkin:

• Soma (hujayra tanasi): Diametri taxminan 4 dan 100 mikrometrgacha bo'lgan markaziy qism. Bu yerda hujayra yadrosi joylashgan bo'lib, oqsil sintezining asosiy qismi aynan shu bo'linmada amalga oshadi. Mikroskop ostida somada bo'yoqlar yordamida quyuq to'plamlar — nemis olimi Frans Nissl sharafiga nomlangan Nissl donachalari ko'rinadi. Ular ribosomalarga boy bo'lib, tinimsiz ishlayotgan neyronning moddalar almashinuvini ta'minlaydi.
• Dendritlar: Somadan har tomonga shoxlanib ketgan kalta o'simtalar. Ular xuddi daraxt shoxlari kabi fraktal qonuniyatlar asosida tarvaqaylab, boshqa hujayralardan kelayotgan signallarni ilib oluvchi ulkan antennaga aylanadi.
• Akson: Hujayra tanasidan chiqadigan uzun va yakka o'simta. U axborotni somadan boshqa neyronlarga, mushaklarga yoki bezlarga yetkazib beruvchi kabel vazifasini bajaradi. Aksonning somadan ajralib chiqadigan qavariq qismi "akson tepaligi" deb ataladi va aynan shu nuqtada elektr signali hosil bo'ladi.

Aksonning uzunligi haqiqatan hayratlanarli darajada bo'lishi mumkin. Masalan, inson tanasidagi eng uzun harakatlantiruvchi akson orqa miyaning quyi qismidan boshlanib, oyoq barmoqlarining uchigacha cho'ziladi va uning uzunligi 1 metrdan oshadi. Voyaga yetgan odamning ayrim sezuvchi neyronlari esa 1,5 metrga yetishi kuzatiladi. Jirafalarda bu ko'rsatkich yanada taassurotli: ularning uzun bo'yni bo'ylab bir necha metrli yaxlit akson tolalari o'tgan. Neyrofiziologiya fanining asosiy mexanizmlari esa o'z vaqtida qalinligi 1 millimetrgacha boradigan bahaybat kalmar aksonini o'rganish orqali kashf etilgan.

Shakllar xilmaxilligi va neyronlar tasnifi

Asab tizimining turli qismlarida joylashgan neyronlar bir-biridan qat'iy farq qiladi. Olimlar ularni tuzilishi va o'simtalar soniga qarab bir necha toifaga ajratadi:

• Unipolyar va soxta unipolyar: Bitta o'simtaga ega bo'lib, asosan sezgi a'zolaridan keluvchi signallarni qabul qiladi.
• Bipolyar: Ikkita alohida qutbga — bitta dendrit va bitta aksonga ega. Ular ko'zning to'r pardasida hamda hid bilish shilliq qavatida uchraydi.
• Multipolyar: Bitta uzun akson va juda ko'p shoxlangan dendritlardan iborat. Bosh va orqa miyadagi neyronlarning katta qismi aynan shu guruhga kiradi.

Taniqli italyan anatomi Kamillo Golji aksonlarning uzunligiga qarab neyronlarni ikki turga bo'lgan: Golji I turi (uzoq masofaga signal eltuvchi uzun aksonli yirik hujayralar, masalan, miyachadagi ulkan Purkine hujayralari yoki po'stloqdagi piramidal neyronlar) va Golji II turi (yaqin atrof bilan cheklangan kalta aksonli oraliq hujayralar). Shuningdek, bosh miyaning turli qismlarida savatsimon, dastasimon, yulduzsimon va hatto faqat odam miyasiga xos bo'lgan nafarmon (rosehip) neyronlari aniqlangan.

Elektr uchquni: Harakat potensiali qanday tarqaladi?

Neyronlar axborotni qanday uzatadi? Buning zamirida qat'iy biofizika va elektrokimyo qonuniyatlari yotadi. Neyronning plazmatik membranasi qo'shqavat yog' molekulalaridan iborat bo'lib, o'z mohiyatiga ko'ra kuchli elektr izolyatori vazifasini o'taydi. Biroq bu qavat ichiga o'rnatilgan oqsil kanallari va molekulyar nasoslar natriy, kaliy, kalsiy hamda xlor ionlarini membrana orqali tartib bilan o'tkazib turadi.

Tinch holatda neyron ichi va tashqarisi o'rtasida taxminan 0,1 voltga yetmaydigan kuchlanish farqi (tinchlik potensiali) saqlanadi. Hujayra ichida kaliy ionlari, tashqarisida esa natriy ionlari ko'proq to'planadi. Qachonki qo'zg'atuvchi signal akson tepaligiga yetib kelib, kritik chegaradan oshsa, voltajga bog'liq natriy kanallari bir zumda ochiladi. Tashqaridagi musbat zaryadlangan natriy ionlari hujayra ichiga shiddat bilan yopirilib kiradi va membrana kuchlanishi musbat tomonga o'zgaradi.

Bu hodisa biologiyada "yo hammasi, yo hech narsa" qoidasiga bo'ysunadi. Agar kiruvchi turtki belgilangan chegaradan past bo'lsa, hech qanday elektr impulsi paydo bo'lmaydi. Ammo chegara oshib o'tilsa, to'laqonli harakat potensiali yuzaga keladi va u akson bo'ylab zarracha zaiflashmasdan oxirgi manzilga qadar yetib boradi.

Dendritlar inqilobi: Passiv simlardan faol mikrosxemalargacha

Uzoq yillar davomida dendritlarga shunchaki elektr tokini passiv ravishda o'tkazib beruvchi kabel sifatida qaralar edi. Olimlar elektr impulsi faqatgina akson tepaligida yuzaga keladi, dendritlar esa signallarni susaytirgan holda somaga yetkazadi, degan fikrda edi. Biroq 1960-yillarda o'tkazilgan inqilobiy tadqiqotlar bu qarashni batamom o'zgartirdi.

Ma'lum bo'lishicha, dendritlar shunchaki tutashuvchi simlar emas, balki mustaqil ravishda dendritik shpiklar (mahalliy harakat potensiallari) hosil qila oladigan faol tuzilmalardir. Ularning yuzasida ham voltajga sezgir natriy va kalsiy kanallari joylashgan. Garchi dendritik impulslar aksonnikiga nisbatan sekinroq harakatlansa-da, ular neyronning hisoblash quvvatini mislsiz darajada oshiradi.

Har bir dendrit shoxchasi o'ziga xos mitti protsessor kabi ish ko'radi. U yuzlab turli sinapslardan kelayotgan qarama-qarshi signallarni tahlil qiladi, jamlaydi, keraksiz shovqinlarni elakdan o'tkazadi va shundan keyingina yakuniy xulosani hujayra tanasiga yuboradi. Bugungi kunda ushbu dendritik jarayonlar yangi bilimlarni o'rganish, xotirani mustahkamlash va diqqatni jamlashning negizi ekani isbotlangan.

Sinapslar: Hujayralar aro sirli ko'prik

Neyronlar bir-biri bilan qanday ulanadi? XIX asr oxirida ispan olimi Santyago Ramon-i-Kaxal asab hujayralari yaxlit to'r emas, balki bir-biridan ajralgan mustaqil tuzilmalar ekanini isbotladi. 1897-yilda esa ingliz olimi Charlz Sherrington neyronlar orasidagi ushbu tutashuv nuqtalarini sinaps deb atadi. Bu so'z yunoncha "birikish", "bog'lanish" ma'nolarini anglatadi.

Dastlab bu oraliq shunchaki nazariy gipoteza edi, chunki o'sha davrning yorug'lik mikroskoplari bunday nozik masofani ajratib ko'rish quvvatiga ega emasdi. Faqat 1950-yillarda elektron mikroskopining yaratilishi tufayli neyronlar o'rtasida bor-yo'g'i 20 nanometr kenglikdagi sinaptik tirqish mavjudligi tasdiqlandi. Asab tizimida sinapslarning ikkita asosiy turi faoliyat yuritadi:

• Kimyoviy sinapslar: Eng keng tarqalgan aloqa usuli. Elektr impulsi aksonning oxirgi tugmachasiga yetib kelganda, maxsus pufakchalardan neyromediatorlar (masalan, glutamat, dofamin yoki gamma-aminomoy kislotasi) sinaptik tirqishga otilib chiqadi. Ular tirqish orqali suzib o'tib, qo'shni hujayra pardasidagi retseptorlarga kalit va qulf kabi aniq birikadi. Natijada keyingi neyron yo qo'zg'aladi, yo aksincha, tormozlanadi.
• Elektr sinapslar: Kamroq uchraydigan, biroq nihoyatda tezkor aloqa turi. Bunda ikki hujayra membranasi maxsus oqsil naychalari orqali to'g'ridan to'g'ri tutashgan bo'ladi. Zaryadlangan ionlar hech qanday kimyoviy vositachisiz bir hujayradan ikkinchisiga o'tib, lahzalik sinxronlikni ta'minlaydi.

Tafakkurning uzluksiz yangilanishi

O'tgan asrda tibbiyotda "asab hujayralari qayta tiklanmaydi" degan qat'iy qarash hukm surgan edi. Biroq zamonaviy neyrobiologiya kashfiyotlari bu aqidani rad etdi. Ilmiy tekshiruvlar shuni ko'rsatadiki, inson miyasining muayyan sohalarida, xususan, xotira uchun javobgar bo'lgan gipokampda neyron poya hujayralari hisobiga yangi nerv hujayralari shakllanishi, ya'ni neyrogenez jarayoni kattalarda ham davom etadi. Bundan tashqari, miyada neyronlarga tayanch bo'luvchi yulduzsimon yordamchi hujayralar — astrositlar ham zarurat tug'ilganda funksional neyronlarga aylanish xususiyatiga ega ekani kuzatildi.

Siz hozir ushbu satrlarni o'qib, ularning ma'nosini chaqayotgan bir paytda, ko'zingizdagi sezuvchi neyronlardan bosh miya po'stlog'iga millionlab elektr impulslari yugurmoqda. Shu soniyaning o'zida minglab sinapslar orqali kimyoviy moddalar almashinmoqda va dendritlar yangi axborotni qabul qilib, o'zaro yangi zanjirlar hosil qilmoqda. Har bir o'y-xayolimiz, his-tuyg'ularimiz va xotiralarimiz ortida ana shunday mikroskopik, ammo nihoyatda mukammal bioelektr tizimining uyg'un mehnati yotibdi.

Shuningdek o'qing

• Miya bitta tajribadan o'rganishi mumkin: yangi neyroplastitik kashfiyot
• Sun'iy intellekt miya hujayralari ma'lumotlarini tahlil qilib, miyaning yangi "mahallalarini" xaritaladi
• Hayvonlar yo'nalishni qanday his qiladi: miyaning ichki kompasi

Manbalar

• Wikipedia: Neuron (CC BY-SA 4.0)
• Wikipedia: Dendritic spike (CC BY-SA 4.0)
• Wikipedia: Synapse (CC BY-SA 4.0)
• Muqova rasmi: A digitally rendered abstract image showcasing a futuristic eye with complex network patterns. — Merlin Lightpainting, Pexels License, Pexels

Maqola yuqoridagi manbalar asosida sun'iy intellekt yordamida tayyorlangan. Matn CC BY-SA 4.0 litsenziyasi ostida tarqatiladi.