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신경전달물질 (Neurotransmitter) / 호르몬 (Hormone) 신경전달물질 (Neurotransmitter) neurotransmitter은 신경계에서 neuron의 수용체 (receptor)에 붙는 분자이다. neuron의 이온 통로 (channel)을 열어 전압을 바꾸거나 뉴런 세포 내의 대사 작용을 일으킨다. 시냅스의 receptor로 neurotransmitter이 분비된다. 호르몬 (Hormone) hormone은 일반적으로 신체의 내분비기관에서 생성되는 화학물질들을 통틀어 일컫는다. neurotransmitter과 본질적으로는 다르지 않지만 중추신경계를 주요이동경로로 하는 neurotransmitter에 비해서 보다 광범위한 내분비기관에서 분비되어 혈액을 통해 넓은 범위에 비교적 오랜시간동안 작용하는 물질을 일컬어 hormone이라 지칭한다. 이동시간에서.. 2021. 12. 26.
뉴로모듈레이션 (Neuromodulation) 뉴로모듈레이션 (Neuromodulation) 신경 조절 (neuromodulation)은 신경에 직접 작용하는 기술이다. 전기 또는 약제를 표적 부위에 직접 전달하여 신경 활동을 변경하거나 조절하는 것이다. neuromodulation 장치와 치료법은 삶을 변화시키고 있다. 이것은 신체의 모든 영역에 영향을 미치고 두통에서 떨림, 척수 손상, 요실금에 이르기까지 거의 모든 질병이나 증상을 치료한다. 이러한 광범위한 치료 범위와 생명 공학의 상당한 지속적인 개선으로 인해 신경 조절이 향후 10년 동안 주요 성장 산업으로 자리 잡을 것이다. neuromodulation 장치는 청각 장애 환자의 청력을 회복시키는 인공 와우의 경우와 같이 이전에는 반응이 없었던 곳에서 반응을 자극할 수 있다. 그리고 Brai.. 2021. 12. 23.
[Computational Neuroscience] Adaptive Exponential Integrate and Fire model (AdEx) Adaptive Exponential Integrate and Fire model (AdEx) good neuron model이 되기 위한 조건 - Can predict spike times - Can predict subthreshold voltage - Can interpret easily (not a ‘black box’) - Can account flexibly for a variety of phenomena - Can optimize parameters for systematic procedure 1-dimensional (nonlinear) integrate and fire 모델에서는 다양한 dynamics를 표현할 수 없다. 따라서, best choice 𝑓 : linear + exponen.. 2021. 12. 9.
[Computational Neuroscience] Leaky Integrate and Fire Model (LIF) Leaky Integrate and Fire (LIF) leaky integrate and fire 모델에서는 membrane을 resistor-capacitor (RC) 회로화 그리고 cell로 external current가 injecting하는 것을 모델링 한다. Kirchhoff’s rule에 의해 모든 전류의 합은 0이 됨을 안다. 이것은 external current이 resistive current와 capactive current의 합임을 의미한다. cell은 외부에 대해 음전하를 띠고 있고 membrane이 매우 얇기 때문에 음전하가 membrane 내부를 따라 축적되고 외부에서 양전하를 끌어당긴다. 이것은 membrane이 capacitor 역할을 한다는 것을 의미한다. membrane.. 2021. 12. 9.
[Computational Neuroscience] Dendrites and Synapses (2) Spatial Structure : The Dendritic Tree 피질과 뇌의 다른 영역에 있는 뉴런은 종종 수백 미크론 이상 확장될 수 있는 고도로 발달된 수지상 나무를 나타낸다. 뉴런에 대한 시냅스 입력은 대부분 수지상 나무에 있다. NMDA 또는 칼슘 기반 전기 발생 '스파이크'를 무시하면 축삭 언덕 근처의 체세포에서 활동 전위가 생성된다. 지점 뉴런의 전기적 특성은 시냅스 전류와 막에 걸친 다른 가로 이온 전류에 의해 충전되는 커패시터로 설명된다. 수지상 나무와 체세포에서 막 전위의 불균일한 분포는 수상 돌기를 따라 추가적인 종방향 전류를 유도한다. Spatial Structure : Axons 주어진 뉴런에는 시냅스 접촉을 만들기 위해 체세포를 떠나는 단일 축삭이 있다. 수상 돌기와 마찬가지.. 2021. 12. 9.
[Computational Neuroscience] Dendrites and Synapses (1) Dendrites and Synapses 뉴런은 복잡한 형태를 가지고 있다. 세포의 중앙 부분은 유전 정보와 분자 기계의 많은 부분을 포함하는 체세포이다. 체세포에서 두 가지 다른 긴 철사 모양의 확장이 시작된다. 첫째, 수상돌기는 시냅스가 위치하는 다수의 작거나 큰 가지를 형성한다. 시냅스는 다른 뉴런 (즉, '시냅스 전' 세포)의 정보가 도착하는 접점이다. 둘째, 체세포에서 뉴런이 목표 뉴런에 활동 전위를 보내는 데 사용하는 축삭도 시작된다. 전통적으로 체세포와 축삭 사이의 전이 영역은 스파이크를 보낼지 여부를 결정하는 중요한 영역으로 간주된다. Synapses 두 종류의 이온 채널, 즉 전압 활성화 이온 채널과 칼슘 활성화 이온 채널을 접한다. 다루어야 하는 세 번째 유형의 이온 채널 시냅스 전달과.. 2021. 12. 9.
[Computational Neuroscience] Hodgkin-Huxley model (HH model) Hodgkin-Huxley model (HH model) Hodgkin과 Huxley는 Cambridge University 학부생으로, giant axon of the squid에 대한 실험을 수행했고 세 가지 다른 유형의 ionic current인 sodium current, potassium current 및 Cl(−) ion으로 구성된 leak current를 발견했다. 이에 action potential 모델에 필요한 정보를 도출할 수 있었다. Hodgkin과 Huxley는 action potential를 정확하게 예측하고 묘사할 수 있는 방정식을 개발했다. 우리가 직접 관찰할 수 없는 뉴런의 생물학적 특성을 모방하는 데 사용될 수 있는 계산 모델링의 초석이 되었다. 실제, Hodgkin-Hux.. 2021. 12. 9.
[Computational Neuroscience] Neuronal Dynamics Neurons and Mathematics Computational neuroscience는 수학, 철학, 컴퓨터 과학의 원리를 적용하여 뇌의 내부 작용을 연구하는 분야이다. computer model은 고도로 제어되고 복제 가능한 방식으로 실험을 수행할 수 있기 때문에 계산 신경과학에 매우 중요하다. 이러한 맥락에서 "model"은 (시뮬레이션된) 현실 세계에서 어떻게 작동할지 추측하기 위해 단순화되고 시뮬레이션을 위한 시스템이다. 전형적인 neuron은 dendrites (수상돌기), soma (체세포), axon (축삭돌기)라고 하는 기능적으로 구별되는 세 개로 나눌 수 있다. dendrite는 다른 neuron으로부터 신호를 수집하여 soma에 전달하는 '입력 장치'의 역할을 한다. soma는 중.. 2021. 12. 9.
신경계통 (Nervous system) 신경계통 중추신경계통 말초신경계통 신경조직 세포체 : 핵과 그 주위의 세포질, 미토콘드리아 등 소기관 가지돌기 : 세포체에서 나오는 것 신경세포의 표면적을 넓혀 시냅스 형성 축삭 : 세포체에서 받아들인 신경정보를 끝부분으로 전달 신경세포 홑극신경세포 : 발생기에 잠시 존재 거짓홑극신경세포 : 척수신경과 일부 뇌신경의 감각세포가 이런 형태 두극신경세포 : 망막과 속귀의 평형기관, 청각기관 다극신경세포 : 대부분의 신경세포 말이집신경섬유 : 대부분의 신경섬유, 전도속도 빠름 민말이집신경섬유 : 일부 통각 전달 신경교아세포 : 중추신경계 세포의 작용 도움, 말초신경계 세포의 영양과 대사를 돕는 위성세포 시냅스 : 신경세포의 종말과 가까운 신경세포, 신경전달물질 -> 활동전위 발생 2021. 12. 8.
뇌 (Brain) 뇌 대뇌 : 감각 그리고 언어 등의 인간적 기능 사이뇌 : 몸감각, 특수감각, 자율신경계통에서 고차원의 중추 중간뇌 : 눈운동, 척추 외 계통 다리뇌 : 정밀안 운동 가능케함 숨뇌 : 호흡과 혈관운동 생명 유지의 기능 소뇌 : 고유감각을 바탕으로 자세, 근육 조절 척수 : 숨뇌와 이어짐 척추신경 : 뇌로부터 받은 정보를 몸통과 팔다리로 전달하고 피부,고유감각을 뇌로 전달 척수신경 : 척수를 드나드는 신경, 운동(하행성)과 감각(상행성)신경 포함 전도로 : 다양한 정보를 나르는 신경섬유가 뇌와 말초 사이를 가는 경로 몸감각수용기 : 유기적, 유해 자극 수용 뇌실 : 뇌 내부의 공간, 뇌척수액으로 차있음 수막 : 뇌와 척수를 싸고있음 뇌척수액 : 절반이 뇌실에 존재 소뇌의 주된 작용은 골격근의 활동 조절을 .. 2021. 12. 8.
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