مغز ساختار و عملکرد مغز
بر پایه‌ی ۴ منبع علمی

مغز چطور پیام می‌فرسته؟

نمای نزدیک یک نورون، از بدنه‌ی سلول تا رشته‌ی بلندش و شکاف باریکی که با نورون بعدی دارد
۴ دقیقه کاوش آخرین به‌روزرسانی: ۷ مهر ۱۴۰۵
مفهوم‌های این کاوش نورون پتانسیل عمل سیناپس ناقل عصبی
این کاوش را چطور دوست داری دنبال کنی؟ ۴ ارائه‌ی دیگر در راه‌اند
نوشتار ۴ دقیقه کاوش
در حال خواندن
روخوانی نوشتار هنوز آماده نیست
به‌زودی

پاسخ کوتاه با برق و شیمی، پشت سر هم. هر نورون از قبل یه اختلاف بار داخل خودش نگه داشته، مثل فنری که کشیده شده و منتظره. تا وقتی ورودی‌هایی که می‌گیره از یه حد مشخص رد نشه هیچ اتفاقی نمی‌افته؛ از اون حد که رد شد، یه موج برقی راه می‌افته و تا ته سلول می‌دوه. ولی دو تا نورون به هم نچسبیدن، بینشون یه شکاف خالی هست. پس پیام اون‌جا از برق به مولکول تبدیل می‌شه، از شکاف رد می‌شه، و اون طرف دوباره برق می‌شه.

آستانه‌ی شلیک نورون منفی ۵۰ میلی‌ولت زیر این حد، نورون شلیک نمی‌کنه. بالاش، پاسخ همیشه کامل و همیشه یک‌شکله.

جرقه‌ای که از یه حد شروع می‌شه

برات پیش اومده که دستت به یه چیز داغ بخوره و قبل از این‌که اصلاً بفهمی چی شده، دستت رفته باشه عقب؟ اون فاصله‌ی خیلی کوتاه بین اتفاق و واکنش، همون چیزیه که می‌خوایم بازش کنیم.

مغز ما حدود ۸۶ میلیارد نورون داره. نورونی که کاری نمی‌کنه هم بی‌کار نیست: داخلش نسبت به بیرونش حدود منفی ۷۰ میلی‌ولته، یعنی از قبل یه اختلاف بار آماده نگه داشته.

حالا ورودی‌ها می‌رسن و این عدد بالا می‌ره. یه عدد مشخص هست که بهش می‌گن آستانه. زیر اون عدد هیچ خبری نیست. ازش که رد بشه، موج راه می‌افته و دیگه چیزی دست نورون نیست. کل این رفت و برگشت هم کمتر از هزارم ثانیه طول می‌کشه.

قسمتی که همیشه برام جالب بوده اینه: محرک قوی‌تر موج بزرگ‌تر نمی‌ده. هر محرکی که به آستانه برسه دقیقاً همون پاسخ کامل و یکسان رو می‌ده، نه ذره‌ای بیشتر. یعنی نورون شدت رو با بلندی صدا نمی‌گه، با تعداد دفعات می‌گه.

و چرا موج به عقب برنمی‌گرده؟ چون تیکه‌ای که همین الان شلیک کرده تا مدت کوتاهی نمی‌تونه دوباره شلیک کنه. پشت سر موج بسته‌ست، پس تنها راه باز، جلوئه.

یک واژه پتانسیل عمل (Action potential) اسم همون موج برقی که وقتی نورون از آستانه رد می‌شه راه می‌افته و در طول سلول جلو می‌ره.

پلی که از یه شکاف رد می‌شه

موج به ته سلول می‌رسه، و این‌جا یه چیزی هست که انتظارش رو نداریم. نورون بعدی بهش نچسبیده. بینشون یه شکاف خالی هست، و به این محل اتصال می‌گیم سیناپس.

برق از روی اون شکاف رد نمی‌شه. پس نورون کاری می‌کنه که اولش عجیب به نظر می‌رسه: پیام برقی رو تبدیل می‌کنه به یه مولکول، که بهش می‌گیم ناقل عصبی. ناقل توی شکاف آزاد می‌شه، خودش رو به سلول بعدی می‌رسونه و به گیرنده‌ش می‌چسبه. همین چسبیدن کافیه که کانال‌ها باز بشن، ذره‌های باردار عبور کنن، و پیام دوباره برقی بشه.

یعنی پیام توی مسیرش دو بار شکلش عوض می‌شه: برق، شیمی، دوباره برق. و این نه یک بار، بلکه سر هر سیناپسی که سر راهشه تکرار می‌شه.

پیام سر هر سیناپس دو بار شکل عوض می‌کند: از برق به مولکول، و دوباره به برق.

تصمیم، یه جمع و تفریقه

تا این‌جا انگار یه پیام از یه سلول می‌ره به سلول بعدی. ولی واقعیت شلوغ‌تره: هر نورون صدها ورودی می‌گیره، و هر بار که شلیک می‌کنه هم‌زمان با صدها نورون دیگه حرف می‌زنه.

و این حرف‌ها همه یه جور نیستن. بعضی ناقل‌ها احتمال شلیک سلول بعدی رو می‌برن بالا، بعضی‌هاشون دقیقاً برعکس، جلوش رو می‌گیرن. پس هر نورون هر لحظه یه عالمه «بیشتر» و «کمتر» رو با هم دریافت می‌کنه.

اون‌وقت تصمیم چطور گرفته می‌شه؟ با جمع و تفریق. این ورودی‌ها توی الگویی که دائم عوض می‌شه با هم جمع و از هم کم می‌شن، و اگه حاصلش از آستانه رد شد نورون شلیک می‌کنه.

پس چیزی که بهش می‌گیم تصمیم، یه لایه پایین‌تر یه جمع ساده‌ست که یا به اون حد می‌رسه یا نمی‌رسه. و اگه همین‌قدر ساده‌ست، پس حسِ انتخاب کردن از کجا میاد؟

مغز پیام رو دو مرحله‌ای می‌فرسته: یه موج برقی که فقط از یه آستانه‌ی مشخص به بعد راه می‌افته و همیشه هم‌اندازه‌ست، و بعد یه پل شیمیایی که همون پیام رو از شکاف سیناپس رد می‌کنه. و چون هر نورون هم‌زمان صدها پیام موافق و مخالف می‌گیره، تصمیم نهایی جمع و تفریق همه‌ی اون‌هاست، نه یه فرمان از یه مسیر.

چرا این پرسش مهم است ما معمولاً فکر می‌کنیم حس کردن و تصمیم گرفتن یه چیز مبهم و جدا از بدنه. ولی هر تصمیمی که همین الان داری می‌گیری، یه جایی پایین‌تر داره به شکل جمع و تفریق ورودی‌هایی انجام می‌شه که یا به آستانه می‌رسن یا نمی‌رسن.

این پاسخ از کجا آمده

هر چیزی که بالا خواندی از این ۴ منبع بیرون آمده. اگر خواستی خودت سرچشمه را ببینی، لینک‌ها همین‌جاست.

۴ منبع
۱ Action potentials and synapses — Queensland Brain Institute, University of Queensland ولتاژ استراحت، آستانه‌ی شلیک و کوتاهی پتانسیل عمل (بخش «جرقه‌ای که از یه حد شروع می‌شه»)، و شکاف سیناپسی و تبدیل دوباره‌ی سیگنال (بخش «پلی که از یه شکاف رد می‌شه») نهاد رسمی ۲ How do neurons work? — Queensland Brain Institute, University of Queensland شمار نورون‌های مغز (بخش «جرقه‌ای که از یه حد شروع می‌شه»)، و شمار ورودی‌های هر نورون و یکپارچه‌سازی سیناپسی (بخش «تصمیم، یه جمع و تفریقه») نهاد رسمی ۳ What are neurotransmitters? — Queensland Brain Institute, University of Queensland اثر تحریکی در برابر اثر مهاری ناقل‌های عصبی (بخش «تصمیم، یه جمع و تفریقه») نهاد رسمی ۴ Action potential — Kenhub قانون همه‌یا‌هیچ و یک‌طرفه بودن انتشار موج (بخش «جرقه‌ای که از یه حد شروع می‌شه») رسانه‌ی علمی