گزارش ۲: دوره‌ی آمادگی مسابقات دانش مغز (Brain Bee) _ دبیرستان فرزانگان ۱

دوره‌های آمادگی مسابقات دانش مغز در دبیرستان فرزانگان ۱

 مسابقه دانش مغز هر ساله عرصه رقابت دانش آموزان علاقه مند به حوزه علوم اعصاب می‌باشد، این المپیاد در سه مرحله محلی، کشوری و بین المللی برگزار می‌شود و در مرحله‌ی اول ۳۰ نفر و در مرحله‌ی دوم ۱ نفر انتخاب شده و به مسابقات جهانی راه پیدا می‌کند و در صورت کسب مقام در این مرحله از مسابقات جوایزی همراه با امتیازات ویژه به فرد تعلق خواهد گرفت.

از همین رو مدارس نخبه پرور و سطح بالای کشور کم و بیش به فکر فرستادن دانش آموزان خود به این آوردگاه می‌باشند و یکی از این آموزشگاه‌ها فرزانگان ۱ تهران است که دوره ای بیست جلسه‌ای را جهت آمادگی دانش آموزانش برای المپیاد دانش مغز (Brain bee) تدارک دیده است و درحال برگزاری آن می‌باشد.

طبق لیست سرفصل‌هایی که باید طی این دوره به دانش آموزان تدریس شود، این جلسه نوبت به نوروفیزیولوژی رسید. که جناب آقای دکتر صفری به زبان ساده و روان آن را برای دانش آموزان تدریس و بیان کردند.

مطلب مرتبط: مسابقات دانش مغز (Brain bee) از گذشته تا امروز

با وجود سنگین بودن مطالب نسبت به جلسه‌ی گذشته، دانش آموزان سوالات بیشتری برایشان ایجاد شد و به تک تک آن‌ها پاسخی قابل درک داده شد.

نوروفیزیولوژی چیست؟

نوروفیزیولوژی شاخه‌ای از علم مادر خود یعنی فیزیولوژی می‌باشد که در حوزه اعصاب و سلول های عصبی فعالیت می‌کند. جالب است بدانید حین جراحی‌های مغز و اعصاب دراتاق عمل معمولا یک نوروفیزیولوژیست بالینی هم حضور دارد.

در این جلسه مباحث زیر تدریس گردید که به برخی از آن‌ها به طور خلاصه می‌پردازیم:

• معرفی رشته نوروفیزیولوژی و حیطه‌های عملکردی آن
• معرفی کتاب اسپایک
• زبان مغز
• اطلاعات ورودی به مغز از پایین تنه و بالاتنه
• قشرهای multi modal
• فرضیه‌ی ریاضیات و عملی‌کردن آن در حوزه بیولوژی
• تفاوت اسپایک زدن نورون ها
• ثبت اختلاف پتانسیل نورون ها توسط الکترود
• اصول ابتدایی الکتروفیزیولوژی
• دلیل وجود اختلاف غلظت یون‌ها در دو طرف غشای نورون
• عملکرد پمپ سدیم-پتاسیم
• تعریف پمپ الکتروژنیک
• Polarization و قطبیت
• تعریف Depolarization و Hyperpolarization
• نمودار اسپایک ثبت داخل سلولی
• نمودار اسپایک ثبت خارج سلولی
• تعریف حد آستانه
• ساختار دریچه سدیمی
• پاسخ graded (پاسخ فازی)
• پتانسیل عمل، همه یا هیچ
• فرمول Nernst
• عایق نبودن غشا به طور کامل حتی هنگام Rest potential
• ساختار بیوشیمیایی سدیم
• کار نورون های مهاری و تحریکی
• جمع زمانی
• جمع مکانی
• یادگیری در سطح نورون
• نقش کلسیم در آزاد سازی ناقل‌های عصبی
• مراحل ترشح نوروترانسمیتر به داخل فضای سیناپسی
• یادگیری بلند مدت
• رفتار کزازی
• تحریک کزازی (تتانوس)
• گلوتامات و گیرنده ی آن

زبان مغز

مغز ما یک کامپیوتر بیولوژیک بسیار قوی است. روزانه میلیاردها اطلاعات حسی (ورودی) وارد این شاهکار خلقت می‌شود اما این بافت سه پوندی هیچ درکی از رنگ، بو یا دما ندارد. به عبارت دیگر آن را طوری که پس از پردازش ما درک می‌کنیم متوجه نمی‌شود. بلکه برای فهمیدن این اطلاعات ورودی و پاسخ صحیح به آن‌ها بایستی آن‌ها را به زبان خودش ترجمه کند. زبان مغز اسپایک یا همان پتانسیل عمل است. در واقع مانند هر کامپیوتری که زبان مخصوص خودش را دارد، زبان این ابرکامپیوتر هم اسپایک می‌باشد.

ثبت اختلاف پتانسیل نورون ها توسط الکترود

هرگاه بخواهیم اسپایک زدن نورون ها را بررسی و تحلیل کنیم، ابتدا باید آن‌ها را ثبت کنیم این عمل توسط الکترودهای مخصوصی انجام می‌شود و به دو روش قابل انجام است:

۱- ثبت داخل سلولی

۲- ثبت خارج سلولی

در ثبت داخل سلولی، ما همه‌ی اطلاعات یک سیکل کامل پتانسیل عمل را مشاهده می‌کنیم ولی در ثبت خارج سلولی این طور نیست و دستاورد ما از این نوع ثبت فقط خطوطی است که میتوان تفاوت آن‌ها را از روی اندازه شان تشخیص داد و عملا اطلاعات کامل درباره یک اسپایک کامل را به ما نمی‌دهند. این عمل در حیطه کاری علم الکتروفیزیولوژی می‌باشد.

همچنین قبل از ثبت سیگنال و قرار دادن الکترودها در محل مخصوص بایستی اختلاف پتانسیل دو سر الکترود را روی عدد صفر قرار دهیم.

عملکرد پمپ سدیم-پتاسیم

پمپ سدیم-پتاسیم یک پمپ الکتروژنیک است و کار آن برگرداندن اختلاف غلظت دو سوی غشا به حالت اولیه (هنگام پتانسیل استراحت) می‌باشد. به طوری که این پروتئین با مصرف انرژی به صورت ATP سه یون سدیم را از محیط داخلی خارج و دو یون پتاسیم را وارد می‌کند. این عمل هنگام و پس از هیپرپولاریزاسیون شدت بیشتری می‌گیرد.

تعریف حد آستانه

حد آستانه (Threshold) مقدار اختلاف پتانسیلی است که اگر نورون به آن نقطه دست پیدا نکند یا به عبارت دیگر اختلاف پتانسیل یون های سدیم و پتاسیم دو سمت غشا طی تحریکات اعمال شده یا عامل محرک به این میزان نرسد، عملا نمی‌تواند پتانسیل عمل انجام داده یا اسپایک بزند.

فرمول Nerst

مراحل ترشح نوروترانسمیتر به داخل فضای سیناپسی

• ورود کلسیم
• چسبیدن وزیکول حاوی نوروترانسمیتر به غشای ترمینال آکسون
• پاره شدن وزیکول (یکی شدن قسمت اتصال آن با غشا)
• آزاد شدن ناقل های عصبی به درون فضای سیناپسی
• باز جذب کیسه‌ی غشایی (وزیکول)

تتانوس

اگر هنگام مطالعه مطلبی، آن را سطحی و روزنامه وار بخوانید پس از یک بار خواندن مسلما مقدار کمی و یا هیچ چیز از آن را (در صورتی که مطلب جدید باشد و نیاز به یادگیری داشته باشد) یاد نمی‌گیرید. دلیل این اتفاق آن است که نورون های مغز شما اسپایک های شدید و پیاپی (بازه زمانی کوتاه) هنگام خواندن مطلب نزده‌اند و همان مقدار که شما به مطلب اهمیت داده‌اید کار انجام دادند. ولی وقتی شروع به خواندن عمیق یک موضوع می‌کنید و آن را با دقت و وسواس هرچه تمام‌تر مطالعه می‌کنید، سلول های عصبی پتانسیل عمل‌های زیادی را در فواصل زمانی کوتاه انجام می‌دهند که به این اتفاق تتانوس یا تحریک کزازی می‌گویند. دلیل آنکه بعد از مطالعه‌ی مطلبی به صورت عمیق، آن مطلب را متوجه شده و به اصطلاح یاد گرفته‎اید، آن است که نورون های مغزی شما اسپایک های پی در پی و قوی زده است.(مرحله تتانوس)

 پس از مرحله‌ی تتانوس دیگر سلول های عصبی مانند قبل (زمانی که آن‌ها را درگیر یادگیری مطلب نکرده بودید) اسپایک نمی‌زنند بلکه این اتفاق به صورت قوی‌تر بوقوع می‌پیوندد.

در این صورت شما می‌گویید:

یاد گرفتم!!!!!!!!!!

بیشتر بخوانید: حافظه، ظرفی پر نشدنی

تیم خبری BrainBee.ir

+46