Vad är Neural Backpropagation?
Neural backpropagation är namnet som ges till fenomenet en impuls som rör sig bakåt genom en neuralkrets. Medan actionpotentialer vanligtvis reser från cellen - börjar specifikt vid punkten för axonbacken - ner axon till terminalboutonerna som bildar synapser med mottagande celler, rör sig en backpropagating actionpotential faktiskt bakåt genom diffusionen av inkommande joner, vilket orsakar spänning- grindade jonkanaler för att öppna upp axon istället för nedåt. Vanligtvis har neural backpropagation ett kort intervall av effekt, men det har potential att resa genom en hel neuralkrets.
En handlingspotential i en neuron initieras vid axonbacken, som ligger där axon möter somalen i en nervcell. De flesta neuroner har en enda axon som kan grisas många gånger. Denna neurit är processen som skickar signaler från cellen, medan dendritter, som är de andra neuriterna på en neuron, vanligtvis är processer som tar emot signaler. Neural backpropagation regleras av jonkanaler i axon och på cellkroppen.
En axon fungerar i sin roll att leda handlingspotentialer från axonbacken till axonens ändpunkter, kallade terminalboutoner, genom att öppna kanaler i det axonala membranet som tillåter positivt laddade joner i cellen, depolariserar den och orsakar spänningsgrindade kanaler att öppna. Spänningsgrindade kanaler tillåter ytterligare positivt laddade joner in i cellen, som kalcium och kalium. När en cell förlorar sin vilopotential på -70 mV och blir depolariserad på grund av de positiva laddningarna för de inkommande jonerna "skjuter den" och släpper neurotransmitterfyllda vesiklar från terminala boutoner i slutet av en axon.
Signalutbredning fungerar som jonkanaler längs en axon får andra närliggande kanaler att öppna, men denna signalutbredning kan röra sig i motsatt riktning och när den gör det, kallas den för neural backpropagation. Denna process inträffar när en handlingspotential initieras vid axonbacken och även om den kan fortsätta längs axonen som vanligt, leder den också en signal i motsatt riktning, vilket får cellkroppen att depolarisera, inklusive synapser och närliggande dendritsegment. När ett dendritiskt segment är depolariserat svarar de postsynaptiska tätheterna som ligger inom det området på olika sätt på inkommande signaler från andra neuroner. Några möjliga konsekvenser av neural backpropagation inkluderar fenomen som dendro-dendritisk hämning och en membranpotentialmodifiering, vilket kan förändra cellulära avfyrningsegenskaper.
Synaptisk plastisitet som långvarig potentiering (LTP) och långvarig depression (LTD) är associerad med neural backpropagation eftersom en bakåtförökande signal modifierar inkommande signaler. Även om konceptet kan verka elementärt är begreppet att ändra framtida beteende baserat på tidigare erfarenheter en möjlig definition av lärande. På ett sätt kan därför neurala bakpropagering sägas tillåta enskilda celler att "lära sig" på en molekylär nivå. Neural backpropagation ses ofta i neocortex, hippocampus och andra hjärnregioner ofta förknippade med minne, lärande eller en hög grad av neural plasticitet.