Hvad er neurale bagpropagering?
Neural backpropagation er det navn, der gives til fænomenet en impuls, der bevæger sig bagud gennem et neuralt kredsløb. Mens handlingspotentialer som regel bevæger sig fra cellen - begyndende specifikt på punktet med aksonbakken - ned ad aksonen til terminalboutonerne, der danner synapser med modtagende celler, bevæger et bagudformeringshandlingspotentiale faktisk baglæns ved diffusion af indgående ioner, hvilket forårsager spænding- gatede ionkanaler for at åbne aksonen i stedet for nedad. Normalt har neural backpropagation en kort rækkevidde af virkning, men det har potentialet til at rejse gennem et helt neuralt kredsløb.
Et handlingspotentiale i en neuron indledes ved aksonbakken, som ligger der, hvor aksonet møder somaen i en nervecelle. De fleste neuroner har et enkelt akson, der kan splitte mange gange. Denne neurit er processen, der sender signaler fra cellen, mens dendritter, som er de andre neuritter på en neuron, ofte er processer, der modtager signaler. Neural backpropagation reguleres af ionkanaler i akson og på cellelegemet.
En akson fungerer i sin rolle med at udføre handlingspotentialer fra aksonbakken til endepunkterne på aksonen, kaldet terminalboutoner, ved at åbne kanaler i den aksonale membran, der tillader positivt ladede ioner i cellen, depolariserer den og forårsager spænding-gatede kanaler at åbne. Spændingslukkede kanaler tillader yderligere positivt ladede ioner ind i cellen, som calcium og kalium. Når en celle mister sit hvilepotentiale på -70 mV og bliver depolariseret på grund af de positive ladninger af de indkommende ioner, "fyrer den" og frigiver neurotransmitterfyldte vesikler fra terminale boutoner i enden af en akson.
Signalformering fungerer som ionkanaler langs en akson får andre nærliggende kanaler til at åbne, men denne signaludbredelse kan bevæge sig i modsat retning, og når det sker, kaldes det neurale backpropagation. Denne proces opstår, når et handlingspotentiale initieres ved aksonbakken, og selvom den muligvis fortsætter ned ad aksonen som sædvanligt, leder den også et signal i den modsatte retning, hvilket får cellelegemet til at depolarisere, inklusive synapser og nærliggende dendritsegmenter. Når et dendritisk segment depolariseres, reagerer de post-synaptiske tætheder placeret inden for dette område forskelligt på indgående signaler fra andre neuroner. Nogle mulige konsekvenser af neural backpropagation inkluderer fænomener som dendro-dendritisk hæmning og en membranpotentiel modifikation, som kan ændre cellulære fyringsegenskaber.
Synaptisk plasticitet som langvarig potentiering (LTP) og langvarig depression (LTD) er forbundet med neural backpropagation, fordi et bagformerende signal modificerer indgående signaler. Mens begrebet kan virke elementært, er tanken om at ændre fremtidig adfærd baseret på tidligere erfaringer en mulig definition af læring. På en måde kan der derfor siges, at neurale bagpropagering tillader, at individuelle celler "lærer" på molekylært niveau. Neural backpropagation ses ofte i neocortex, hippocampus og andre hjerneområder, der ofte er forbundet med hukommelse, læring eller en høj grad af neural plasticitet.