Как информация передается от кожи к мозгу?

Скажем, у вас есть игла, и вы прокалываете очень конкретную область на большом пальце левой руки. Сигнал от этого нерва отправляется вверх по позвоночнику в мозг.

Откуда мозг точно знает, откуда пришел этот сигнал с такой точностью?

  • Есть ли у каждого нерва во всех мыслимых частях тела уникальный путь, который идет вверх по позвоночнику и в мозг, чтобы мозг знал, откуда он взялся?
  • Или нерв кодирует сигнал как данные, которые проходят по общему нерву, а мозг декодирует информацию, содержащую «адрес» конкретной точки, которая была стимулирована? Если это так, как кодируются данные? Бинарный?
Для краткого введения см. en.wikipedia.org/wiki/Receptive_field#Somatosensory_system , но, надеюсь, я (или кто-то другой) смогу немного заполнить пробелы.
Итак, это объясняет рецепторы и их площадь поверхности. Как эти сигналы затем попадают в мозг и как мозг точно знает, откуда исходит сигнал?
@user2721465 user2721465 Я постараюсь ответить на некоторые из этих вопросов в своем ответе.

Ответы (2)

Точность ощущения на самом деле сильно варьируется в зависимости от области нашего тела. Области с высокой иннервацией, такие как наши пальцы, имеют более высокую степень точности, чем области со слабой иннервацией, такие как наши ноги.

Чтобы проиллюстрировать это, вы можете провести простой эксперимент. Закройте глаза, а затем попросите друга легко и медленно провести пальцем от вашего запястья вверх к изгибу локтя по внутренней стороне руки. Попробуйте угадать, в какой точке достанете локтевой сустав.

С точки зрения того, как мозг узнает, откуда оно пришло, существует часть вашего мозга, называемая сенсорной корой. Эта сенсорная кора имеет структуру, соответствующую областям тела. Этот паттерн известен как сенсорный гомункул (изображения Google найдут его). По мере прохождения сигналов по различным спинномозговым путям в мозг они направляются в эту сенсорную область, и соответствующая область гомункула стимулируется, вызывая тем самым ощущение в соответствующей области тела.

Интересно, что при некоторых операциях на головном мозге пациент может оставаться в сознании, чтобы эти области можно было непосредственно стимулировать электрическим током, и пациент испытывал ощущения.

Существует также соответствующая область, называемая моторной корой, которая соответствует движению, а не ощущению.

Вышеупомянутое является упрощенной версией того, что происходит, и есть гораздо больше подробностей, которые были бы описаны в книгах по нейроанатомии.

Итак, сигнал от нервов идет вверх по спинномозговым путям к сенсорному гомонкулусу. Знает ли сенсорный гомонкул, откуда пришел сигнал, потому что используется определенный спинальный путь, уникальный для каждой области тела, или потому, что сигнал кодируется особым и уникальным способом?
Из-за специфических спинномозговых путей, но моя точка зрения относительно эксперимента и руки заключается в том, что это не так точно, как вы можете себе представить.

В дополнение к тому, что сказал Spinoral, и в ответ на ваш комментарий выше, я добавлю еще немного о механизмах.

По сути, в той или иной форме это все рецептивные поля.

Краткий обзор анатомии: клетки спинного мозга являются псевдоуниполярными и имеют свои клеточные тела в ганглиях задних корешков в спинном мозге. Другая «нога» сенсорного нейрона проецируется в продолговатый мозг, у которого есть тела клеток, которые посылают аксоны в таламус VPL , который затем имеет тела клеток, которые проецируются в первичную соматосенсорную кору. Есть точки пересечения (пересечение средней линии), но я их пока проигнорирую.

Рецептивные поля:

Рецептивные поля соматосенсорных нейронов имеют много общего с рецептивными полями зрительных нейронов. Что касается зрительных нейронов, соматосенсорные рецептивные поля представляют собой ограниченную двумерную область пространства, где стимул может вызвать ответ нейрона. Однако в соматосенсорных нейронах пространство относится к области тела, а стимулом может быть прикосновение, вибрация, температура или боль.

(из Схоларпедии )

По сути, соматосенсорный ввод «фильтруется» на всех этих остановках по пути и очищается с точки зрения таких вещей, как исходило ощущение из центра или с краев рецептивного поля и т. д.

Клетки в коре (точка пути для сенсорной информации) организованы в микростолбцы , которые представляют определенное место на теле (и расположены топографически в «гомункулусе», как упоминается в другом ответе).

Все это соответствует так называемой теории «меченых линий» , которая немного устарела из-за новых знаний об ансамблевом кодировании в нейронах, но для целей соматосенсорной системы она по-прежнему хорошо работает.

Это немного в процессе работы, но это должно дать вам некоторые термины для Google и т. д.
Отлично, спасибо, это именно то, что я искал. Таким образом, в коре есть 2 × 10 ^ 8 мини-столбцов, соответствующих местам на теле. Означает ли это, что в спинном мозге существует примерно равное количество проводящих путей сенсорных нейронов, соответствующих этим миниколонкам?
@ user2721465 Это не обязательно отношение 1-1 между рецептивным полем кожи и столбцом в коре головного мозга (в коре есть «абстракции» более высокого уровня, такие как ориентация стимула и т. Д.). Поскольку информация «фильтруется», между клетками таламуса возникают сложные отношения, и происходит некоторая степень консолидации. Пучки аксонов сходятся на спинном мозге на разных уровнях (карту см. на карте дерматомов), но анатомически тракты довольно толстые, поэтому в одном нервном пучке много тысяч аксонов.
(например, корни для рук входят между позвонками в шейном отделе -- en.wikipedia.org/wiki/Dermatome_%28anatomy%29 , для ног в поясничном отделе и т.д.)
Если это то, что вас интересует, система крысиных усов — это модель, используемая для расшифровки некоторых из этих путей. Более ранние соединения отличаются (это нерв, который идет непосредственно к стволу мозга), но структура коры аналогична.
Как информация передается от кожи к мозгу?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v