Что образуют тела и дендриты. Строение

3.3. Нейроны, классификация и возрастные особенности

Нейроны. Нервная система образована нервной тканью, в состав которой входят специализированные нервные клеткинейроны и клетки нейроглии.

Структурной и функциональной единицей нервной системы является нейрон (рис. 3.3.1).

Рис. 3.3.1 А – строение нейрона, Б – строение нервного волокна (аксона)

Это точно минимизирует ошибку, и это на каждом примере. Инстинктивно мы видим, что сеть нейронов улучшится значительно лучше и будет стремиться намного быстрее классифицировать каждый из примеров отлично, хотя методы еще более эффективны. Этот метод, конечно, более эффективен, как было сказано ранее, но алгоритм также проще! Предлагаю вам сначала протестировать этот алгоритм в довольно простых случаях, таких как логические функции и любой другой пример этого. вид, на который вы можете подумать.

Типы нейронных сетей

Это обобщение того, что было замечено в нейронной сети, - это просто набор нейронов, связанных друг с другом, причем вес является неотъемлемой частью этой ссылки. Способ связывания одного нейрона с другим состоит в том, чтобы взять результат во-первых, назначить вес его значению и присоединиться к записи другого нейрона, как мы уже видели.

Он состоит из тела (сомы) и отходящих от него отростков: аксона и дендритов . Каждая из этих частей нейрона выполняет определенную функцию.

Тело нейрона покрыто плазматической мембраной и содержит
в нейроплазме
ядро и все органоиды, характерные для любой
животной клетки. Кроме того, в ней имеются и специфические образования –
нейрофибриллы .

Сети нейронов с подачей вперед - это сети, в которых нейроны подключены только в одном направлении, направление направления от входа к выходу. Сети рекуррентных нейронов представляют собой сети, в которых выходные нейроны, например, могут видеть их нейроны. выход, используемый в качестве входа нейрона из предыдущего слоя или слоя, поэтому инстинктивно очевидно, что эта модель намного сложнее, как указывает название этой статьи, это не так. модель, которая изучается в случае многослойных нейронных сетей.

Мы ранее изучали персептроны, и мы видели, что выходные нейроны были связаны с одной и той же информацией. Мы воспринимали их как слой. Таким образом, слой состоит из нейронов, связанных с одной и той же информацией, но не связанных друг с другом, теперь вопрос об обобщении персептрона. Таким образом, можно расположить нейроны в нескольких слоях. Таким образом, входная информация связана со всеми нейронами первого слоя, все нейроны первого слоя связаны со всеми нейронами второго слоя и так далее до последнего слоя, называемого выходным слоем.

Нейрофибриллы – тонкие опорные структуры, проходят в теле
в различных направлениях, продолжаются в отростки, располагаясь в них параллельно мембране. Они поддерживают определенную форму нейрона. Кроме того, они выполняют транспортную функцию,
проводя различные химические вещества, синтезирующиеся в теле нейрона (медиаторы, аминокислоты, клеточные белки и др.), к отросткам.
Тело нейрона выполняет трофическую (питательную) функцию по отношению к отросткам. При отделении отростка от тела (при перерезке) отделенная часть через 2–3 дня погибает. Гибель тел нейронов (например, при параличе) приводит к дегенерации отростков.

Все слои, кроме выходного, считаются «скрытыми слоями». Однако не бойтесь: было доказано, что в большинстве случаев двухслойная сеть, где каждый нейрон в скрытом слое имеет функцию «активизация сигмоидной функции, и каждый нейрон выходного слоя имеет функцию активации линейной функции для приближения к непрерывной функции». Это теорема Кибенко. Для прерывистых функций у нас нет гарантии.

В результате приведенного выше результата мы ограничим наше исследование нейронными сетями одним скрытым слоем. Скрытый слой позволяет больше взаимодействовать и инстинктивно, мы знаем, что наша нейронная сеть может изучать более сложные «функции» путем добавления слоя. Операция не обязательно сложна. У нас всегда есть выбор функции активации, и оценка выхода нейрона протекает одинаково. Единственное различие заключается в том, что выход нейрона скрытого слоя будет одним из входную информацию о нейронах выходного слоя.

Аксон – тонкий длинный отросток, покрытый миелиновой оболочкой . Место отхождения аксона от тела называется аксонным холмиком , на протяжении 50–100 микрон он не имеет миелиновой
оболочки. Этот участок аксона называется
начальным сегментом , он обладает более высокой возбудимостью по сравнению с другими участками нейрона. Функция аксона – проведение нервных импульсов от тела нейрона к другим нейронам или рабочим органам. Аксон , подходя к ним, разветвляется, его конечные разветвления – терминали образуют контакты – синапсы с телом или дендритами других нейронов, или клетками рабочих органов.

Существует дополнительный шаг по сравнению с монослоем-персептроном при оценке выхода сети нейронов, таким образом, получение матрицы весов для передачи информации на скрытый слой, а другая матрица веса для перемещения из слой, скрытый на выходном уровне. Это то же самое, что и для монослойной сети.

Размерность многослойного персептрона

Масштабирование здесь означает определение количества нейронов в каждом из двух слоев. Для выходного слоя это зависит от характера ожидаемого результата. Для скрытого слоя все гораздо проще. Нет закона, нет правила, нет теоремы, которая позволила бы определить количество нейронов, которые будут помещены в скрытый слой, чтобы иметь оптимальную нейронную сеть. Метод ближе - попытаться «случайно» несколько количество нейронов скрытого слоя до тех пор, пока они не получат самые убедительные результаты после обучения, но есть некоторые результаты относительно некоторых типов функций, к которым мы хотим приблизиться.

Дендриты короткие, толстые ветвящиеся отростки, отходящие в большом количестве от тела нейрона (похожи на ветви дерева). Тонкие разветвления дендритов имеют на своей поверхности шипики , на которых оканчиваются терминали аксонов сотен и тысяч нейронов. Функция дендритов – восприятие раздражений или нервных импульсов от других нейронов и проведение их к телу нейрона.

К сожалению, ни один из этих результатов пока не является достаточно общим для использования в обычных случаях. Мы не останавливаемся на представлении и объяснении работы многослойного персептрона, поскольку он функционирует аналогично монослою-персептрону. Вот почему мы сейчас сосредоточимся на изучении многослойного персептрона.

Изучение многослойного персептрона

Точно так же, как и монослое-персептрон, многослойный персептрон также способен учиться, потому что существует также алгоритм коррекции весов по отношению к данному набору примеров. ретро-распространения градиента. Это две разные переменные, потому что на самом деле предполагается, что нейроны нумеруются так, что можно связать нейрон с идентификатором и взаимно. Вот некоторые замечания по этому алгоритму.

Величина аксонов и дендритов, степень их ветвления в различных отделах ЦНС различна, наиболее сложное строение имеют нейроны мозжечка и коры головного мозга.

Нейроны, выполняющие одинаковую функцию группируются, образуя ядра (ядра мозжечка, продолговатого, промежуточного мозга и др.). Каждое ядро содержит тысячи нейронов, тесно связанных между собой общей функцией. Некоторые нейроны содержат в нейроплазме пигменты, придающие им определенный цвет (красное ядро и черная субстанция в среднем мозге, голубое пятно варолиева моста).

Действительно, в обоих случаях веса обновляются при каждом представлении примера, поэтому мы стараемся минимизировать ошибку, рассчитанную для каждого примера, а не общую ошибку. В большинстве случаев проблем с локальными минимумами мало, но есть некоторые - вам решать установить критерии. Это можно повторить, например, до тех пор, пока ошибка в каждом примере не опустится ниже определенного числа. Выбор начальной архитектуры сети остается сложной проблемой. Этот выбор может быть сделан на основе опыта, так называемые «самосоставные» методы существуют: речь идет о добавлении нейронов в ходе обучения, чтобы обучение было хорошо, но эти методы часто встречаются Проблема «чрезмерного обучения», упомянутая в разделе Архитектура также может быть выбрана с использованием методов, основанных на генетических алгоритмах. Этот метод дает хорошие практические результаты. . Мы представили теорию движения искусственных нейронных сетей.

Классификация нейронов. Нейроны классифицируются по нескольким признакам:

1) по форме тела – звездчатые, веретенообразные, пирамидные и др.;

2) по локализации – центральные (расположены в ЦНС) и периферические (расположены вне ЦНС, а в спинномозговых, черепно-мозговых и вегетативных ганглиях, сплетениях, внутри органов);

Существуют более сложные структуры нейронной сети. Если вам интересно, узнайте о повторяющихся сетях и картах Кохонена, например. Сумма выполняется на нейронах выходного слоя. Итак, поделитесь им, нажав на следующие кнопки. Внутриклеточный перенос белков и органелл необходим для выживания клеток, но поскольку нейроны являются чрезвычайно поляризованными клетками, в нервной системе этот процесс приобретает особые характеристики. Нейроны имеют клеточное тело, которое распространяется с аксонами и дендритами, и часто эти структуры значительно отделяются друг от друга.

3) по числу отростков – униполярные, биполярные и мультиполярные (рис. 3.3.2);

4) по функциональному признаку – рецепторные, эфферентные, вставочные.

Рис. 3.3.2

Рецепторные (афферентные, чувствительные) нейроны проводят возбуждение (нервные импульсы) от рецепторов в ЦНС. Тела этих нейронов расположены в спинальных ганглиях, от тела отходит один отросток, который Т-образно делится на две ветви: аксон и дендрит. Дендрит (ложный аксон) – длинный отросток, покрыт миелиновой оболочкой, отходит от тела на периферию, разветвляется, подходя к рецепторам.

Наконец, даже в пределах одного аксона различные клеточные компоненты, подлежащие транспортировке, должны перемещаться в определенные субклеточные компартменты, такие как белки натриевых каналов, которые утолщаются в узлах Ранвье и синаптических белках, которые отправляются на терминалы периферийное устройство. Вайс, наблюдая, что в результате лигатуры седалищного нерва цитоплазма, которая протекает внутри нервного волокна, имеет тенденцию накапливаться выше по потоку от лигатуры. Поэтому Вайс заключает, что ассоциация движется дистанционно при медленной, постоянной скорости от клеточного тела к концам, процесс, называемый названием популяционного потока.

Эфферентные нейроны (командные по Павлову И.П.) проводят импульсы из ЦНС к органам, эту функцию выполняют длинные аксоны нейронов (длина может достигать 1,5 м.). Их тела располагаются
в передних рогах (мотонейроны) и боковых рогах (вегетативные нейроны) спинного мозга.

Вставочные (контактные, интернейроны) нейроны – самая многочисленная группа, которые воспринимают нервные импульсы
от афферентных нейронов и передают их на эфферентные нейроны. Различают возбуждающие и тормозящие вставочные нейроны.

Субклеточные структуры в нервных процессах затем изучались с использованием «горячих» индикаторов, то есть маркировки синтезированных белков в клеточных телах дорсальных корневых ганглиев путем инъекции радиоактивных аминокислот. После первых исследований, проведенных Бернисом Графштейном в оптических нейронах морских окуней, ученые Сидни Окс и Раймонд Дж. Ласек вводили заметную аминокислоту в кошку спинного ганглия и, после жертвоприношения животного, через определенные промежутки времени отключали седалищного нерва в последовательных сегментах, чтобы измерить распределение радиоактивности.

Возрастные особенности. Нервная система формируется на 3-й неделе эмбрионального развития из дорсальной части наружного зародышевого листка – эктодермы. На ранних стадиях развития нейрон имеет большое ядро, окруженное небольшим количеством нейроплазмы, затем оно постепенно уменьшается. На 3-м месяце начинается рост аксона по направлению к периферии и когда он достигает органа, тот начинает функционировать еще во внутриутробном периоде. Дендриты вырастают позднее, начинают функционировать после рождения. По мере роста и развития ребенка увеличивается количество разветвлений
на дендритах, на них появляются шипики, что увеличивает количество связей между нейронами. Количество образующихся шипиков прямо пропорционально интенсивности обучения ребенка.

Затем количество транспорта измерялось радиоактивностью в последовательных сегментах волокон однородной длины, разрезанных по ходу самого нерва, тогда как транспортный тренд выражался распределением отмеченных белков в зависимости от расстояния вдоль аксона и времени впрыска.

Форман и его коллеги отметили, что движение крупных и солевых грузов, т.е. происходит в направлении обоих антероград является ретроградным. Воздушный и ретроградный транспорт, микротрубочки и молекулярные двигатели. Селективность и направленность груза внутритрангонального транспорта.

У новорожденных количество нейронов больше, чем клеток нейроглии. С возрастом количество глиальных клеток увеличивается
и к 20–30 годам соотношение нейронов и нейроглии составляет 50:50. В пожилом и старческом возрасте количество глиальных клеток преобладает в связи с постепенным разрушением нейронов).

С возрастом нейроны уменьшаются в размерах, в них уменьшается количество РНК, необходимой для синтеза белков и ферментов.

Транспортировка внутригрудных грузов первоначально требует признания их молекул, избирательного процесса, который включает прямую или косвенную специфическую связь, опосредованную различными адаптивными или линкерными белками, между самим грузом и белковым двигателем. Различные и множественные взаимодействия между многочисленными белковыми двигателями и их адаптивными молекулами, основанными на распознавании специфических аминокислотных последовательностей, таким образом, позволяют с высокой точностью регулировать селективность различных грузов в нейроне.

Схема нейрона

Тело клетки

Тело нервной клетки состоит из протоплазмы(цитоплазмыиядра), снаружи ограничена мембраной из двойного слоялипидов(билипидный слой). Липиды состоят изгидрофильныхголовок и гидрофобных хвостов, расположеныгидрофобнымихвостами друг к другу, образуягидрофобныйслой, который пропускает только жирорастворимые вещества (напр. кислород и углекислый газ). На мембране находятся белки: на поверхности (в форме глобул), на которых можно наблюдать наросты полисахаридов (гликокаликс), благодаря которым клетка воспринимает внешнее раздражение, и интегральные белки, пронизывающие мембрану насквозь, в которых находятся ионные каналы.

Направленность внутрипереходного транспорта, то есть проблема того, как, когда выбрана грудь, молекулярные двигатели ориентированы на аксоны или дендриты, давно изучены, несмотря на значительные экспериментальные трудности, с которыми сталкивается разная архитектура нейронных процессов. Фактически, в то время как аксоны имеют длинную траекторию и имеют тенденцию объединяться вместе, что облегчает анализ с использованием радиоактивных индикаторов или перевязки нервов, дендриты имеют более короткую траекторию и не образуют пучков, Поэтому, учитывая, что грузы транспортируются выборочно к аксонам и дендритам, ученые предложили по крайней мере два механизма, которые не являются взаимоисключающими для полярности транспорта.

Нейрон состоит из тела диаметром от 3 до 130 мкм, содержащего ядро (с большим количеством ядерных пор) и органеллы (в том числе сильно развитый шероховатый ЭПРс активнымирибосомами,аппарат Гольджи), а также из отростков. Выделяют два вида отростков: дендриты и аксон. Нейрон имеет развитый и сложный цитоскелет, проникающий в его отростки. Цитоскелет поддерживает форму клетки, его нити служат «рельсами» для транспорта органелл и упакованных в мембранные пузырьки веществ (например, нейромедиаторов). Цитоскелет нейрона состоит из фибрилл разного диаметра:Микротрубочки(Д = 20-30 нм) - состоят из белкатубулинаи тянутся от нейрона по аксону, вплоть до нервных окончаний. Нейрофиламенты (Д = 10 нм) - вместе с микротрубочками обеспечивают внутриклеточный транспорт веществ. Микрофиламенты (Д = 5 нм) - состоят из белков актина и миозина, особенно выражены в растущих нервных отростках и в нейроглии. В теле нейрона выявляется развитый синтетический аппарат, гранулярная ЭПС нейрона окрашиваетсябазофильнои известна под названием «тигроид». Тигроид проникает в начальные отделы дендритов, но располагается на заметном расстоянии от начала аксона, что служит гистологическим признаком аксона. Нейроны различаются по форме, числу отростков и функциям. В зависимости от функции выделяют чувствительные, эффекторные(двигательные, секреторные) и вставочные. Чувствительные нейроны воспринимают раздражения, преобразуют их в нервные импульсы и передают в мозг. Эффекторные (от лат. эффектус - действие) - вырабатывают и посылают команды к рабочим органам. Вставочные - осуществляют связь между чувствительными и двигательными нейронами, участвуют в обработке информации и выработке команд.

Наряду с механизмом селективного переноса, основанным на определенных аминокислотных последовательностях, сигнализирующих о дифференциации двигателей, преимущественно аксональных по отношению к дендритным, также был выбран механизм селективного удерживания, который обеспечивает удержание груза в данном ячеистом отделении или его исключение из него в случае неправильного использования, соответственно, для ингибирования или индуцирования эндоцитоза. Кроме того, как свидетельствуют структурные исследования рентгеновской кристаллографии, соединение груза с двигателем вызывает конформационное изменение, которое может повлиять на направленность транспорта.

Различается антероградный (от тела) и ретроградный (к телу) аксонный транспорт.

Дендриты и аксон

Основные статьи: Дендрит ,Аксон


Схема строения нейрона

Аксон- обычно длинный отросток нейрона, приспособленный для проведения возбуждения и информации от тела нейрона или от нейрона к исполнительному органу.Дендриты- как правило, короткие и сильно разветвлённые отростки нейрона, служащие главным местом образования влияющих на нейрон возбуждающих и тормозных синапсов (разные нейроны имеют различное соотношение длины аксона и дендритов), и которые передают возбуждение к телу нейрона. Нейрон может иметь несколько дендритов и обычно только один аксон. Один нейрон может иметь связи со многими (до 20-и тысяч) другими нейронами.

Дендриты делятся дихотомически, аксоны же дают коллатерали. В узлах ветвления обычно сосредоточены митохондрии.

Дендриты не имеют миелиновойоболочки, аксоны же могут её иметь. Местом генерации возбуждения у большинства нейронов является аксонный холмик - образование в месте отхождения аксона от тела. У всех нейронов эта зона называется триггерной.

Основная статья: Синапс

Си́напс (греч.σύναψις, отσυνάπτειν- обнимать, обхватывать, пожимать руку) - место контакта между двумянейронамиили между нейроном и получающей сигналэффекторнойклеткой. Служит для передачинервного импульсамежду двумя клетками, причём в ходе синаптической передачи амплитуда и частота сигнала могут регулироваться. Однисинапсывызывают деполяризацию нейрона, другие - гиперполяризацию; первые являются возбуждающими, вторые - тормозными. Обычно для возбуждения нейрона необходимо раздражение от нескольких возбуждающих синапсов.

Термин был введён в 1897 г. английским физиологом Чарльзом Шеррингтоном.