Организация на невроните в нервни мрежи

Всеки неврон осъществява множество синаптични контакти с други неврони. В част от тези синапси даден неврон може да бъде постсинаптичен, а в други – пресинаптичен елемент, тоест в едни случаи разгледаният неврон е подложен на въздействия, а в други случаи – самият той повлиява активността на други неврони. По такъв начин всеки неврон е включен в една своеобразна нервна мрежа и представлява един от елементите, съставящи тази мрежа, следователно съществува организация на невроните в нервни мрежи. Донякъде понятието нервни мрежи има условен характер. В едни случаи то може да бъде приложено към сравнително ограничен брой неврони – например невроните, участващи в реализирането на даден рефлекс. В други случаи същото понятие може да бъде използвано за по-голяма група от неврони – например за невроните, изграждащи малкия мозък или ствола на мозъка и други. Въпреки условността на понятието, неговото използване дава редица предимства при изучаване на функциите на нервната система, а точният смисъл, в който то е употребено, става ясен от контекста.

Невроните, които участват във формирането на дадена нервна мрежа, могат да бъдат с различна динамична характеристика:

• с фазичен (краткотраен) разряд;
• тоничен (дълготраен) разряд;
• със спонтанна активност;
• без спонтанна активност.

Характерът на взаимодействията между тях – възбуден или задръжен, също може да варира. Това създава специфика на всяка една нервна мрежа и на начина на обработка на информацията в нея. Особено място в този контекст намират невроните със спонтанна (фонова) активност. Характерна за тях е способността им да генерират акционни потенциали спонтанно, без да бъдат активирани външни стимули или други неврони. Това е вътрешно качество на тези неврони, дължащо се на флуктуации в нивото на мембранния им потенциал на покой, който при достигане на критичното ниво на деполяризация, поражда акционен потенциал. Спонтанната активност може да бъде изчислена като брой импулси за единица време. Възбудните влияния върху тези неврони водят до повишаване на честотата, а задръжните влияния - до понижаване на честотата на генерираните от тях акционни потенциали.

Въпреки многообразието от синаптични връзки между невроните в дадена нервна мрежа, взаимодействията между тях може да бъдат сведени към няколко основни принципа на свързване: конвергенция, дивергенция и осцилиращи (ревербериращи) кръгове.

Конвергенция

При конвергенцията активността на няколко неврона се насочва към един единствен изходен неврон. Тази структурна схема създава условия за пространствена и временна сумация.

Дивергенция

При дивергенцията активността на един неврон се насочва към няколко изходни неврона, чиито брой може да варира. Благодарение на този тип взаимодействие се улеснява бързото разпространение на възбудния процес сред големи невронни популации.

Осцилиращи (ревертебриращи) кръгове

При взаимодействие от типа осцилиращи кръгове, група неврони са свързани верижно в кръг така, че последния неврон от групата образува синаптичен контакт с първия неврон, от който тръгва разпространението на възбудния процес.

Обработката на информацията в тези нервни мрежи е променлива поради наличието на различни видове задръжни процеси. В една и съща структурна нервна мрежа включването на различни задръжни влияния може да насочва протичане на възбуждането в една или друга посока. В централната нервна система съществуват различни видове задържане – постсинаптично, пресинаптино, възратно, реципрочно, латерално задържане и дезинхибиция.