Стимуляторы (часто также называемые психостимуляторы ) - психоактивные вещества и препараты, которые стимулируют функцию центральной нервной системы: улучшают память, ускоряют мышление, устраняют сонливость, повышают когнитивные возможности. Кроме того стимуляторы активируют двигательную деятельность, ускоряют обмен веществ и способствуют сжиганию жира, поэтому часто применяются в бодибилдинге.

К стимуляторам относятся многие препараты, которые используются для лечения депрессии и подавленного психического состояния, сонливости и многих других состояний. Стимуляторами являются многие наркотические вещества. В тоже время стимуляторы присутствуют в обычных продуктах питания (например, кофеин в чае и кофе).

Эффекты стимуляторов

Стимуляторы имеют широкий ряд различных физиологических эффектов, увеличивая активность центральной нервной системы и проводимость периферических нервов. Специфические эффекты стимуляторов могут различаться в зависимости от конкретного вида вещества, а также от пути введения.

Эффекты свойственные всем стимуляторам на ЦНС включают:

• Повышение внимания
• Снижения утомления
• Увеличение продуктивности в том или ином виде деятельности
• Повышение мотивации
• Прояснение сознания
• Улучшение настроения

Нежелательные эффекты стимуляторов:

• Увеличение частоты сердечных сокращений и аритмия
• Повышение артериального давления
• Спазм сосудов
• Бледность кожных покровов
• Потливость
• Тревога
• Зависимость и наркомания в случае систематического употребления

Полезные эффекты стимуляторов в бодибилдинге:

• Увеличение силовых показателей
• Усиление двигательной активности
• Повышение выносливости
• Подавление аппетита
• Ментальная концентрация

Механизм действия

Стимуляторы реализуют свое действие за счет различных механизмов:

• Повышение концентрации адреналина в крови.
• Повышение концентрации норадреналина, серотонина и дофамина в синапсах головного мозга и периферических нервов.
• Увеличение чувствительности рецепторов к активирующим медиаторам (норадреналин, серотонин, адреналин, дофамин, ацетилхолин и др).

Психостимуляторы для похудения

Доступные стимуляторы или безопасные стимуляторы :

• Кофеин
• Эфедрин
• Синэфрин
• Йохимбин
• Никотин

Малодоступные стимуляторы:

• Амфетамины
• Метамфетамины
• Кокаин
• Экстази
• Мефедрон

Кофеин для похудения

Кофеин — это алкалоид, вызывающий привыкание и содержащийся в таких растениях, как кофейное дерево, чай, мате, гуарана, кола, и некоторых других. Также производится синтетически. Содержится в различных напитках, оказывает стимулирующее действие на нервную систему.

Кофеин - это не просто стимулятор умственной деятельности - он еще и отличный помощник в спорте , который, не только поможет быстрее сжечь жировую массу, но и увеличить рабочие веса в анаэробных упражнениях. Отдыхаете ли вы или работаете, кофеин повышает содержание в крови свободных жирных кислот, тем самым, способствуя использованию подкожного жира в качестве топлива.

Жиросжигающий эффект кофеина, принимаемого в виде пищевой добавки при аэробной нагрузке, феноменален . Например, обычный человек с весом 60 кг сожжет примерно 600 калорий за час пробежки в среднем темпе, и около половины из них сгорит благодаря оксидации жиров. Если в качестве добавки к пище он получит кофеин, то уровень оксидации повысится на 50%, что выразится в сожжении дополнительных 150 жировых калорий. То есть, будет сожжено 450 калорий в час в результате окисления жиров и 150 - вследствие распада сахара.

К тому же любая нагрузка под прикрытием кофеина организму дается реально легче, чем без него . Повышается сосредоточенность на выполнении упражнения, снижается психологическая усталость.

Как любой фармацевтический препарат, кофеин для похудения имеет ряд противопоказаний. В первую очередь это заболевания нервной системы, такие как повышенная нервная возбудимость. Во-вторых, бензоат натрия не рекомендуется применять людям с тахикардией, и другими заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Если этих недугов у Вас нет, то не бойтесь кофеина - это не стероид, а всего лишь несильный стимулятор, от которого всегда можно легко отказаться без ущерба для организма.

Стимуляторы (психостимуляторы) – термин, который включает многие лекарства, в том числе, средства, которые увеличивают активность организма, вещества, которые улучшают настроение и бодрят, или препараты, которые оказывают симпатомиметическое действие. Стимуляторы широко используются во всем мире как лекарственные средства, отпускаемые по рецепту, а также без рецепта (легально или нелегально) в качестве препаратов для повышения спортивной эффективности или как рекреационные наркотики. Наиболее часто выписываемыми стимуляторами в 2013 году были лизексамфетамин, и . По оценкам, доля населения, злоупотребляющая стимуляторами амфетаминового ряда (например, амфетамином, и т. д.) и , составляет от 0,8% до 2,1% .

Эффекты

Кратковременные

Стимуляторы в терапевтических дозах, например, применяемых при , повышают способность фокусироваться, бодрость, общительность, либидо и могут повышать настроение. Однако, в более высоких дозах, стимуляторы могут фактически уменьшать способность фокусироваться, принцип Закона Йеркса-Додсона. В более высоких дозах, стимуляторы также могут вызывать , энергию и снижать потребность во сне. Многие, но не все, стимуляторы, имеют эргогенные эффекты. Наркотики, такие как , псевдоэфедрин, и , имеют хорошо документированные эргогенные эффекты, тогда как имеет противоположный эффект. Усиление нейрокогнитивных функций при помощи стимуляторов, в частности, модафинила, амфетамина и метилфенидата, были зарегистрированы у здоровых подростков, и это широко распространенная причина использования стимуляторов среди потребителей запрещенных наркотиков, особенно среди студентов. В некоторых случаях, может возникнуть психиатрический феномен, такой как стимуляторный психоз, паранойя и суицидальные мысли. Сообщалось, что острая токсичность связана с убийствами, паранойей, агрессивным поведением, двигательной дисфункцией и бессмысленным манипулированием предметами. Жестокое и агрессивное поведение, связанное с острой токсичностью стимуляторов, может быть частично вызвано паранойей. Большинство препаратов, классифицируемых как стимуляторы, являются симпатомиметиками, то есть, они стимулируют симпатический отдел вегетативной нервной, что приводит к таким эффектам, как мидриаз, повышенная частота сердечных сокращений, увеличению артериального давления, частоты дыхания и температуры тела. Когда эти изменения становятся патологическими, их называют аритмией, гипертонией и гипертермией. Они могут приводить к рабдомиолизу, инсульту, остановке сердца или судорогам. Однако, учитывая сложность механизмов, которые лежат в основе этих потенциально фатальных исходов острой токсичности стимуляторов, невозможно определить, какая доза может быть смертельной.

Хроническое воздействие

Оценка воздействия стимуляторов является актуальной, учитывая, что большая часть населения в настоящее время принимает стимуляторы. Систематический обзор сердечно-сосудистых эффектов рецептурных стимуляторов не обнаружил никакой связи этих эффектов с использованием стимуляторов у детей, но обнаружил корреляцию между использованием рецептурных стимуляторов и ишемическими сердечными приступами . Обзор за четырехлетний период показал, что наблюдалось мало отрицательных эффектов приема стимуляторов, но подчеркнул необходимость долгосрочных исследований. Обзор продолжительного периода применения стимуляторов по рецепту у пациентов с СДВГ показал, что сердечно-сосудистые побочные эффекты были ограничены только временным повышением артериального давления. Инициирование приема стимуляторов у пациентов с СДВГ в раннем детстве, по-видимому, приносит пользу во взрослой жизни в отношении социального и когнитивного функционирования и представляется относительно безопасным. Злоупотребление стимуляторами, отпускаемыми по рецепту (не следуя инструкциям врача) или нелегальными стимуляторами связано с множеством рисков для здоровья. Злоупотребление кокаином, в зависимости от пути введения, увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний, инсульта и сепсиса . Некоторые эффекты стимуляторов зависят от пути введения, при этом внутривенное введение связано с передачей многих заболеваний, таких как гепатит С, ВИЧ / СПИД, и потенциальными проблемами со здоровьем, такими как инфекции, тромбоз или псевдоаневризм, в то время как ингаляция (вдыхание) может быть связана с увеличением риска инфекций нижних дыхательных путей, рака легких и патологического ограничения лёгочной ткани. Кокаин также может увеличивать риск развития аутоиммунных заболеваний и повреждать носовой хрящ. Злоупотребление метамфетамином вызывает сходные эффекты, а также выраженную дегенерацию дофаминергических нейронов, что приводит к повышенному риску .

Медицинское использование

Стимуляторы используются в медицине для лечения многих заболеваний, включая ожирение, нарушения сна, расстройства настроения, расстройства импульсного контроля, астму, заложенность носа, а также используются в качестве анестетиков. Препараты, используемые для лечения ожирения, называются аноректиками и обычно включают препараты, которые входят в общее определение стимулятора, но в этом классе существуют и другие препараты, такие как антагонисты рецептора CB1. Лекарства, используемые для лечения расстройств сна, таких как чрезмерная дневная сонливость, называются евгероиками, и включают такие стимуляторы, как . Стимуляторы используются при расстройствах импульсного контроля, таких как СДВГ, и, помимо одобренных показаний, при расстройствах настроения, таких как клиническая депрессия, для увеличения энергии, внимания и повышения настроения. Стимуляторы, такие как , теофиллин и сальбутамол, перорально используются для лечения астмы, но вдыхаемые адренергические препараты теперь предпочтительнее из-за менее системных побочных эффектов. Псевдоэфедрин используется для облегчения заложенности носа или пазух, вызванных простудой, синуситом, сенной лихорадкой и другими респираторными аллергиями; он также используется для облегчения застоя в ухе, вызванного воспалением или инфекцией уха.

Химия

Классификация стимуляторов является затруднительной, из-за большого количества классов этих веществ, и того факта, что они могут принадлежать к нескольким классам; например, экстази можно классифицировать как замещенный метилендиоксифенэтиламин, замещенный амфетамин и, следовательно, замещенный фенэтиламин. Основные классы стимуляторов включают фенэтиламины и их дочерние классы, замещенные амфетамины.

Амфетамины

Замещенные амфетамины представляют собой класс соединений, основанных на амфетаминовой структуре. Они включают все производные соединения, которые образуются путем замены одного или нескольких атомов водорода в структуре ядра амфетамина заместителями. Примерами замещенных амфетаминов включают сам амфетамин, метамфетамин, эфедрин, катинон, фентермин, мефентермин, бупропион, метоксифенамин селегилин, амфепрамон, пировалерон, MDMA (экстази) и DOM (STP). Многие вещества из этого класса действуют, в основном, путем активации следового аминсодержащего рецептора 1 (TAAR1), что, в свою очередь, вызывает ингибирование обратного захвата и отток или высвобождение дофамина, норадреналина и серотонина. Дополнительным механизмом действия некоторых замещенных амфетаминов является высвобождение везикулярных хранилищ моноаминовых нейротрансмиттеров через VMAT2, что увеличивает концентрацию этих нейротрансмиттеров в цитозоле или внутриклеточной жидкости пресинаптического нейрона. Стимуляторы амфетаминового типа часто используются благодаря их терапевтическому эффекту. Врачи иногда назначают амфетамин для лечения клинической депрессии, когда пациенты плохо реагируют на традиционные препараты СИОЗС, но доказательства, подтверждающие такое использование, являются слабыми / смешанными. Примечательно, что два недавних крупных исследования фазы III лиздексамфетамина (пролекарства к амфетамину) в качестве дополнения к СИОЗС или СИОЗН при лечении основного депрессивного расстройства не показали никакой дополнительной пользы по сравнению с плацебо в эффективности. Многочисленные исследования продемонстрировали эффективность таких препаратов, как Adderall (смесь солей амфетамина и декстроамфетамина), для контроля симптомов, связанных с СДВГ. Из-за их доступности и быстродействующих эффектов, замещенные амфетамины являются основными кандидатами на злоупотребление .

Аналоги кокаина

Были созданы сотни аналогов кокаина, причем все они обычно содержат бензилокси, соединенный с 3 углеродом тропана. Различные модификации включают замещения на бензольном кольце, а также добавления или замены вместо нормального карбоксилата на углероде тропана 2. Также были разработаны различные соединения с аналогичными кокаину отношениями структурной активности, которые технически не являются его аналогами.

Механизмы действия

Стимуляторы могут иметь самые разнообразные механизмы действия. Многие стимуляторы оказывают свое действие посредством воздействия на нейротрансмиссию моноаминов. Моноамины представляют собой класс нейротрансмиттеров, действующих в механизмах вознаграждения, мотивации, регуляции температуры и болевых ощущениях, и включают дофамин, норэпинефрин и серотонин. Стимуляторы обычно блокируют обратный захват или стимулируют отток дофамина и норадреналина, что приводит к увеличению активности их схем. Некоторые стимуляторы, особенно стимуляторы, которые обладают эмпатогенными и галлюциногенными эффектами, влияют на серотонинергическую нейротрансмиссию. Вмешательство в везикулярное хранение, активирование TAAR1 и обратное течение моноаминовых транспортеров могут играть роль в активности этих веществ. Адренергические стимуляторы, такие как эфедрин, могут действовать путем прямого связывания и активации рецепторов, с которыми обычно связываются норэпинефрин и адреналин (адренергические рецепторы), вызывая симпатомиметические эффекты. Некоторые вещества, такие как MDMA и его производные, могут уменьшать регуляторную способность путем антагонизма регуляторных предсинаптических авторецепторов. Кофеин является заметным исключением, поскольку он оказывает свое действие путем антагонизма аденозиновых рецепторов вместо прямого действия на моноамины.

Известные стимуляторы

Амфетамин

Амфетамин является мощным стимулятором центральной нервной системы (ЦНС) класса фенэтиламинов, одобренный для лечения синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) и . Амфетамин был обнаружен в 1887 году и существует в виде двух энантиомеров: левоамфетамина и декстроамфетамина. Амфетамин содержит равные части энантиомеров, то есть, 50% левоамфетамина и 50% декстроамфетамина. Амфетамин также используется как эффективный усилитель физических и когнитивных функций и рекреационно как афродизиак и эйфоретик. Несмотря на то, что во многих странах амфетамин является рецептурным препаратом, несанкционированное хранение и распространение амфетамина часто контролируется из-за значительных рисков для здоровья, связанных с неконтролируемым или длительным использованием. Как следствие, амфетамин незаконно синтезируется подпольными химиками. Основываясь на конфискациях наркотика и его прекурсоров во всем мире, незаконное производство и оборот амфетамина гораздо менее распространен, чем незаконное производство и оборот метамфетамина. Первым фармацевтическим амфетамином был Benzedrine, ингалятор, используемый для лечения различных состояний. Поскольку декстро-изомер обладает более высокими стимулятивными свойствами, бензедрин постепенно прекращали выпускать, вместо этого продавая составы, содержащие полностью или в основном декстроамфетамин. В настоящее время, обычно выписывают Adderall, декстроамфетамин (например, Dexedrine) или неактивное пролекарство lisdexamfetamine (например, Vyvanse). Амфетамин, посредством активации рецептора следовых аминов, увеличивает активность биогенного амина и возбуждающего нейротрансмиттера в головном мозге, при этом, его наиболее выраженные эффекты нацелены на катехоламиновые нейротрансмиттеры норадреналин и дофамин. В терапевтических дозах, это вещество вызывает эмоциональные и когнитивные эффекты, такие как эйфория, изменение либидо, повышенное возбуждение и улучшенный когнитивный контроль. Подобным образом, это приводит к физическим эффектам, таким как снижение времени реакции, устойчивость к усталости и увеличению мышечной силы. Напротив, гораздо большие дозы амфетамина могут ухудшать когнитивную функцию и вызывать быстрое разрушение мышц. Зависимость от психоактивных веществ представляет собой серьезный риск, связанный со злоупотреблением амфетамином, но редко возникает при правильном медицинском использовании . Очень высокие дозы амфетамина могут вызывать психоз (например, бред и паранойя), что очень редко происходит при приеме терапевтических доз, даже при длительном применении. Поскольку рекреационное использование обычно намного более распространено, чем терапевтическое, рекреационное использование связано с гораздо большим риском серьезных побочных эффектов.

Кофеин

Эфедрин

Эфедрин – симпатомиметический амин, сходный по молекулярной структуре с известными препаратами фенилпропаноламин и метамфетамин, а также с важным нейротрансмиттером адреналином. Эфедрин обычно используется в качестве стимулятора, средства для подавления аппетита, для увеличения концентрации внимания и в качестве противозастойного средства, а также для лечения гипотонии, связанной с анестезией. В химическом отношении, это алкалоид с фенэтиламиновым скелетом, содержащийся в различных растениях рода Ephedra (семейство Ephedraceae). Он действует, главным образом, за счет увеличения активности норадреналина на адренергических рецепторах. Он чаще всего продается как гидрохлорид или сульфатная соль. Трава má huáng (Ephedra sinica), используемая в традиционной китайской медицине (TCM), содержит эфедрин и псевдоэфедрин в качестве основных активных компонентов. То же самое можно сказать о других растительных продуктах, содержащих экстракты других видов эфедры.

МДМА

Мефедрон

Никотин

Фенилпропаноламин

Фенилпропаноламин (PPA, Accutrim; β-гидроксиамфетамин), также известный как стереоизомеры норэфедрин и норпсевдоэфедрин, представляет собой психоактивный препарат из классов фенэтиламина и амфетамина, который используется в качестве стимулятора, противозастойного средства и аноректического вещества. Он широко используется в рецептурных и безрецептурных препаратах для лечения кашля и простуды. В ветеринарии, он используется для контроля недержания мочи у собак под торговыми названиями Propalin и Proin. В Соединенных Штатах, PPA больше не продается без рецепта из-за предполагаемого повышенного риска инсульта у молодых женщин. Однако, в нескольких странах Европы он по-прежнему доступен либо по рецепту, либо (иногда) без рецепта. В Канаде, вещество было отозвано с рынка 31 мая 2001 года. В Индии, использование PPA и его препаратов людьми было запрещено 10 февраля 2011 года.

Пропилгекседрин

Пропилгекседрин (гексагидрометамфетамин, обезин) является стимулятором, который продается без рецепта в Соединенных Штатах, как препарат от простуды Benzedrex. Препарат также использовался в качестве подавителя аппетита в Европе. Пропилгекседрин не является амфетамином, хотя он структурно подобен ему; вместо этого, он представляет собой циклоалкиламин и, следовательно, обладает стимулятивными эффектами, которые менее сильны, чем у аналогично структурированных амфетаминов, такие как метамфетамин. Потенциал злоупотребления пропилгекседрина довольно ограничен из-за его ограниченных путей введения: в Соединенных Штатах, Benzedrex доступен только как ингалянт, смешанный с маслом лаванды и ментолом. Эти ингредиенты вызывают неприятный вкус, и люди, постоянно принимающие препарат, сообщают о неприятных «ментоловых отрыжках». Было установлено, что инъекция лекарственного средства вызывает временную диплопию и дисфункцию ствола мозга.

Псевдоэфедрин

Псевдоэфедрин является симпатомиметическим препаратом классов фенэтиламина и амфетамина. Он может использоваться как противозастойное средство для носа / синуса, а также в качестве стимулятора или в качестве вещества, повышающего активное бодрствование. Гидрохлорид псевдоэфедрина и псевдоэфедрин сульфат обнаруживаются во многих безрецептурных препаратах, либо в виде единичного ингредиента, или (чаще) в комбинации с антигистаминами, гвайфенезином, декстрометорфаном и / или парацетамолом (ацетаминофеном) или другим НПВС (таким как аспирин или ибупрофен). Он также используется в качестве химического вещества-прекурсора при незаконном производстве метамфетамина.

Кат

Список стимуляторов и веществ, действующих подобно им:

	2014/01/16 14:21	Наталья
	2014/11/02 15:28	Наталья
	2013/12/11 00:16	Наталья
	2013/11/26 22:30	Pavel
	2014/06/04 14:24	Наталья
	2014/06/04 14:38	Наталья
	2014/05/27 20:50	Наталья
	2014/05/27 20:46	Наталья
	2013/11/24 13:00
	2015/01/16 14:30	Наталья
	2017/04/02 21:01
	2014/05/22 16:49	Наталья
	2014/05/22 15:24	Наталья
	2013/11/26 23:06	Pavel
	2014/10/09 09:36	Наталья
	2015/03/17 16:24	Наталья
	2014/08/23 19:12	Наталья
	2013/12/06 01:43	Наталья
	2017/03/21 13:27
	2015/05/10 21:45	Наталья
	2018/01/18 16:59
	2013/11/23 23:58	Pavel
	2015/03/17 14:48	Наталья
	2014/06/04 14:15	Наталья
	2014/07/15 16:38	Наталья
	2016/05/13 16:18
	2013/12/02 12:12	Наталья
	2015/03/11 14:35	Яна
	2014/05/18 13:48	Наталья
	2014/06/04 14:43	Наталья
	2014/05/30 15:16	Наталья
	2015/02/03 14:12	Наталья
	2013/11/26 22:28	Pavel
	2015/03/23 11:36	Daniil Craciun
	2013/11/26 21:05	Pavel
	2014/03/13 00:19	Наталья

В работе над симулятором нервной системы пока мы касались только с хорошо изученными аспектами её работы. Но сложность моделирования нервной системы и причина, по которой до сих пор не создан искусственный интеллект – это отсутствие полного представления о том, как работает нервная клетка. Подробно описаны многие процессы, протекающие в нервной клетке и нервной системы в целом, но нет четкого алгоритма их работы, который можно было бы перенести в модель или компьютерную программу.

Простая идея алгоритма работы нейрона позволила решить эту проблему.

Оглавление

1. Симулятор нервной системы. Часть 1. Простой сумматор
2. Симулятор нервной системы. Часть 2. Модулируемый нейроэлемент
3. Симулятор нервной системы. Часть 3. Ассоциативный нейроэлемент
4. Память, консолидация памяти и бабушкины нейроны
5. Моделирование эмоций или электронное чувство новизны
6. Удивительный мозжечок
7. Структура и стартовые настройки мозга

Мне нравится аналогия о составлении теории работы мозга с собиранием пазла из книги Джеффа Хокинса «Об интеллекте». При составлении этого пазла у нас отсутствуют некоторые элементы, а некоторые элементы от другой головоломки, но мы имеем большой массив данных о нервной системе и мозге, что значит у нас в наличии почти собранная головоломка, поэтому мы можем примерно представить всю картину, и, используя наше воображение определить недостающие элементы.

Моя цель создание логической модели работы нервной системы, можно сказать создание наброска того, что изображено на незаконченном пазле, причем он должен соответствовать и не противоречить всем имеющимся элементам головоломки и при этом быть логически законченным. Чтобы заполнить пробелы была создана некоторая теоретическая основа, которая возможно некоторым покажется спорной. Но для модели на данном этапе, главное это то, что она позволяет эмулировать как внутренние, так и внешние наблюдаемые явления, протекающие в нервной системе. В рамках полученной модели возможно объяснение многих явлений, таких как память и консолидация памяти, эмоции, специализация нейронов и многое другое.

Во второй части мы выяснили, что существуют три типа рефлекторной деятельности установленной академиком И.П. Павловым. Если с биологическими механизмами привыкания и сенсибилизации всё предельно ясно, то с образование условных рефлексов не все так просто как кажется. Дело в том, что широко изучены и описаны внешние проявления этого механизма, нет объяснения того как это происходит на клеточном уровне.

К примеру, мы знаем, что при сочетании активности двух нервных центров со временем между ними формируется рефлекторная дуга. Т.е. впоследствии при активации одного нервного центра будет, происходит передача возбуждения к другому нервному центру. Если мы образно разделим такую рефлекторную дугу на сегменты, и рассмотрим такие сегменты как отдельные элементы. То можно говорить, что при образовании рефлекторной дуги условного рефлекса в каждом сегменте происходит коммутация направленного характера. Каждый сегмент выбирает определенное направление, в котором будет, происходит передача нервного возбуждения при его активации. Конечно, стоит отметить, что данное направление не определено четко для сегмента, а может коррелироваться в определенных значениях. Даже можно говорить об усилении передачи в определенном направлении и ослаблении в других направлениях.

При укреплении рефлекса многократными повторениями можно говорить об уточнении и усилении передачи в направлении для каждого сегмента. Эта концепция приводит к выводам, что ели мы разделим всю кору на подобные сегменты, то будем наблюдать в каждом некую ориентацию по направлению с различной точностью и силой. Каждый сегмент будет, вялятся частью какой-то рефлекторной дуги условного или безусловного рефлекса. Предположительно эта ориентация в процессе обучения может уточняться или меняться.

Если обратится к нейронной парадигме, то в ней не предусматривается ориентация по направлению. У нас есть мембрана и дендриты, принимающие сигналы и аксон, по которому сигнал передается далее к другим клеткам после пространственно-временной суммации, то есть сигнал передается в одном направлении по аксону к его окончаниям. Но при этом мы все равно наблюдаем формирование направленного распространения возбуждения в мозге, при образовании условных рефлексов.

Парадигма нейрона

Такое представление об нейроне скорее сформулировано кибернетиками чем нейрофизиологами, но и среди физиологов оно входу. Всё несколько сложнее. Во-первых, нейроны бывают и афферентными, т.е. их аксон приносит нервный импульс к телу клетки и естественно дальше он распространяется по дендритам. Во-вторых, помимо аксо-дендритных синапсов существуют и дендро-дендритные. В-третих, существую нейроны и без аксонов. Скорее всего нейрон работает в любых направлениях, его мембрана - это приёмник, в том числе мембрана на дендритах. Дендриты подобно корням разрастаются в различных направлениях в поисках других нейронов, на их кончиках есть передающие синапсы. Если нейрон будет активирован, причем не важно в какой части мембраны, то будет происходить активация всех синапсов дендритов и аксона. Но количество выделяемого медиатора будет различной в разных синапсах иногда и вообще отсутствовать.

Если рассматривать не отдельную клетку как функциональную единицу направленной коммутации, а небольшую область клеток, то можно увидеть, что клетки и их отростки очень плотно переплетены, причём в разных направлениях. Это дает элемент направленной коммуникации с множеством входов и выходов в различных направлениях.

Форма нейрона обусловлена эволюционными изменениями. Форма клетки сформировалась в нервных системах, в которых осуществлялся только простейший функционал нервной деятельности. Когда же развитие жизни на Земле потребовало добавить в набор функций нервной системы образование уловных рефлексов, то эволюция пошла по пути не перестройки клетки, а увеличению их количества и плотному переплетению их отростков.

Таким образом, свойство направленной коммутации распределено в группах нейронов, в изменении силы их синапсов. Ассоциативный нейроэлемент является в моделировании функциональной единицей и поэтому аналогом в биологии для него является группа нейронов, для которой будет выражено явление направленной коммутации.

Мы выяснили, что для нас важно направление распространение возбуждения, но как происходит определение этого направления для каждого функционального элемента. Известно, что возбуждение стремится распространиться к другому источнику возбуждения, причем более сильный и масштабный очаг возбуждения притягивает к себе более слабые (заключение Павлова И.П.). Т.е. если функциональный элемент получит возбуждение, то каким-то образом он должен определить направление, которое впоследствии сформируется и сохранится в его структуре.

В своей работе по моделированию я отталкивался от идеи электромагнитного взаимодействия нервных клеток, и эта идея дала ответы на множество загадок о мозге, дала теорию и модель, объясняющую многие аспекты работы нервной системы.

Нервный импульс во всей нервной системе имеет одинаковую форму, и по аналогии с ним ассоциативный нейроэлемент имеет свойство заряд характеризующее изменение совокупного заряда на поверхности мембран функциональной единицы. Т.е. задан определенный закон изменения некоторой характеристики именуемой заряд.

Так задан закон в программе, шкала по горизонтали это время в сотых секунды, по вертикали заряд в относительных единицах. Он несколько отличается от графика спайка тем, что часть максимума более продолжительна по времени. Это связано с тем, что значения спайка определяются в одной точке нервной ткани при прохождении возбуждения, а график заряда это отражение заряда по всех поверхности клетки или группы клеток. Так же за ноль по шкале заряда принято состояние покоя нервной ткани. Следует отметить, что закон изменения заряда так же отражает следовой потенциал, который ранее считался следствием некого колебания или выравнивания зарядов разделенных мембраной, но для модели такое поведение заряда оказалось очень важным.

На рисунке выше представлена схема ассоциативного нейроэлемента. Сигналы от синапсов прямого действия (X1, X2, X3 … Xn) поступают в сумматор (а). И если результирующая сумма превысит определенный порог (б), то произойдет активация нейроэлемента. При активации нейроэлемента его заряд начнет изменяться в соответствии с установленным законом (в). Информация об этих изменениях и местоположения самого элемента будет доступна всей системе. Далее в определенный момент времени запускается механизм определения вектора предпочитаемого направления распространения возбуждения (г). Это происходит путем получения некого среднего положения заряда всех активных нейроэлементов, т.е. центра масс зарядов, характеризуемой точкой в пространстве. Данную точку назовем точкой паттерна, потому что для каждой комбинации активных клеток и состояния их зарядов в вычисляемый момент времени для каждого нейроэлемента, положение этой точки будет своё. Проще говоря, заряды нейроэлементов влияют на определение вектора направления предпочитаемого распространения возбуждения, положительный заряд притягивает возбуждение, отрицательный заряд отталкивает.

Для определения вектора предпочитаемого распространения возбуждения подобрано правило:

где r вектор начало которого находится в центре нейроэлемента для которого определяется вектор, а конец в центре n-ного нейроэлемента.

Правило и закон изменения заряда подбирался эмпирическим путем, так чтобы имитировать образование условных рефлексов. Подробнее в статье.

После получения вектора предпочитаемого направления распространения возбуждения (T), происходит вычисления силы синапсов (Y1, Y2, Y3 … Yn). Каждый синапс охарактеризован вектором синапса (S), начало которого лежит в центре нейроэлемента а конец связан с центром целевого нейроэлемента на который осуществляется передача сигнала. Основной параметр синапса это его сила F, значение силы ограниченно в определенных рамках, к примеру, побудительный синапс может иметь значения от 0 до 10.

Представим, что вектор Т формирует вокруг себя некий конус вершина которого находится в центре нейроэлемента, а плоскость основания перпендикулярна вектору T, если вектор синапса попадает в область ограниченную данным конусом, то значение силы синапса будет увеличено на определенное значение. И соответственно, если вектор синапса оказывается за пределами области конуса, то происходит уменьшение силы синапса, но при этом значения силы не выходит за пределы установленного максимума и минимума.

Область конуса вокруг вектора T охарактеризована углом при вершине данного конуса, этот угол называется фокус. Чем меньше фокус, тем точнее будет определено направление передачи возбуждения в нейроэлементе. Как говорилось ранее при повторении организмом одного и того же условного рефлекса происходит его уточнение. Поэтому для модели был выбран следующий метод изменения фокуса, при вычислении вектора Т происходит сравнение его с предыдущим его значением, и если вектор измен незначительно то фокус уменьшается на некоторое значение, но если вектор был изменён сильно, то фокус возвращается к своему максимальному значению. Это приводит к постепенному уменьшению фокуса при многократном повторении одних и тех же условий.

Здесь очень важный момент, это то, насколько будет изменяться сила синапсов при каждой активации. Это определяется параметром нейропластичность P.

Формула нового значение силы синапса, будет иметь вид:

Fnew = Fold + I × P × (Fmax - Fmin);
Fmin ≥ Fnew ≥ Fmax;
где P - нейропластичность (0 ≥ P ≥ 1);
I – параметр определяющий находится ли вектор синапса в пределах области повышения силы синапса (I = 1) или в области понижения силы синапса (I = -1);
Fold – предыдущее значение силы синапса;
Fmin – минимальное значение силы синапса;
Fmax – максимальное значение силы синапса.

Нейропластичность в биологии характеризует то, насколько нейрон податлив к изменениям своей структуры под влиянием внешних условий. Для различных областей мозга характерна своя степень пластичности, так же она может изменяться в зависимости от некоторых факторов.

Это пример позволяет понять, как на основе ассоциативных нейроэлементов формируются условные рефлексы. Белые нейроэлементы формируют рефлекторную дугу безусловного рефлекса с заголовком “R” и ответом “1”. Эти нейроэлементы не изменяют значений сил своих синапсов. Синие нейроэлементы не участвуют изначально ни в каких рефлекторных актах, они как бы заполняют все остальное пространство нервной системы, и они случайно связаны между собой посредством синапсов. Поэтому если мы будем активировать один такой нейроэлемент связанный с рецептором “Q”, то возникнет некоторый очаг возбуждения имеющий случайный характер распространения и зациклившись сам на себя через некоторое время он потухнет, не создав никого ответа. Если мы будем сочетать примерно в одинаковом временном интервале безусловный рефлекс с заголовком “R” и активацию рецептора “Q”, то сформируется рефлекторная дуга условного рефлекса. И уже активация просто рецептора “Q” будет приводить к ответу “1”.

Для наглядности и оптимизации работы модели было применено динамическое создание нейроэлементов, которое эмулирует заполненное пространство нервной системы случайно связанными между собой элементами. Здесь не моделируется какой-то рост новых нейронов, или новых связей, все изменения происходят только в силе синапсов, просто нейроэлементы ранее не вовлеченные в какой либо рефлекторный акт не показаны.

Следующий пример показывает, как ведет себя возбуждения при активации различных центров при равных условиях и при абсолютной пластичности (P = 1).

Изменение направления распространения возбуждения под влиянием двух центров возбуждения, когда пластичность абсолютна (P = 1):

И при низкой пластичности (P = 0.1):

На этом мы закончили рассматривать основы модели нервной системы. В следующей части мы рассмотрим прикладные вещи, как все это использовать, что бы имитировать память, эмоции, специализацию нейронов.

• Библиотека • Питание и спорт • Стимуляторы

Стимуляторы

К классу стимуляторов относятся субстанции, напрямую стимулирующие центральную нервную систему, повышая возбуждение головного мозга, частоту сердечных сокращений и скорость метаболизма. Эффект действия стимуляторов схож с эффектом, который получается при действии адреналина.

Следствием действия стимуляторов является снижение усталости, повышение возбудимости и способность к концентрации.

Запрещенные стимуляторы, такие как амфетамины, кокаин, эфедрин и кофеин, могут содержаться в различных препаратах, в том числе и в тех, которые можно купить без рецепта в аптеке. Известны случаи, когда атлетов дисквалифицировали за применение эфедрина, который попадал в их организм с лекарствами от аллергии, гипертонии и насморка. Это накладывает на атлета дополнительную ответственность и требует осторожности при применении простых препаратов даже во время простуды. Субстанции данного класса могут содержать некоторые препараты, получаемые из растительного сырья.

Прием одного из известных стимуляторов - кофеина в дозе 5-8 мг на 1 кг массы тела оказывает выраженное влияние на показатели выносливости в велоэргометрическом тесте у бегунов и силовые показатели у культуристов. Кофеин можно "извлечь" из кофе, принимая его перед стартом или тренировкой. Однако кофеин является допингом, и Медицинская комиссия МОК допускает предельную дозу кофеина в крови (!) у спортсменов 12 мкг/мл. Это количество содержится в 5-6 чашках кофе. Таким образом, кофеин может являться и допингом, и эргогенным препаратом в зависимости от дозировки.

Стимуляторы условно подразделяются на 4 большие группы:

1. ПСИХОСТИМУЛЯТОРЫ

а) психомоторные:

Фенамин;

Сиднокарб.

б) психометаболические (ноотропы):

Ноотропил (пирацетам);

Церебролизин;

Гамалон и др.

2. АНАЛЕПТИКИ

а) прямого действия:

Бемегрид;

Этимизол и др.

б) рефлекторного действия:

Цититон и др.

в) смешанного действия:

Кордиамин и др.

3. СТИМУЛЯТОРЫ СПИННОГО МОЗГА

Стрихнин;

Секуренин и др.

4. ОБЩЕТОНИЗИРУЮЩИЕ СРЕДСТВА (АДАПТОГЕНЫ)

а) растительного происхождения:

Препараты женьшеня, элеутерокок

ка, аралии, золотого корня, ма

ральего корня, бальзам Биттнера и

б) животного происхождения:

Пантокрин и др.

ПСИХОСТИМУЛЯТОРЫ и НООТРОПЫ

ПСИХОСТИМУЛЯТОРЫ

Психостимуляторы (или психотоники, психоаналептики, психомоторные стимуляторы) повышают настроение, способность к восприятию внешних раздражений, психомоторную активность. Они уменьшают чувство усталости, повышают физическую и умственную работоспособность (особенно при утомлении), временно снижают потребность во сне (средства, взбадривающие утомленный организм, получили название "допинг" - от англ. to dope - давать наркотики).

В отличие от средств, угнетающих ЦНС, стимуляторы имеют менее важное значение, так как они лишены избирательности действия. Кроме того, стимулирование ЦНС сопровождается последующим ее угнетением.

Классификация психостимуляторов

1) Средства, действующие непосредственно на цнс:

а) стимулирующие преимущественно кору головного мозга (ксантиновые алкалоиды, фенамин, сиднокарб, метилфенамин, меридол и др.);

б) стимулирующие преимущественно продолговатый мозг (кора

зол, кордиамин, бемегрид, камфора, двуокись углерода);

в) стимулирующие преимущественно спинной мозг (стрихнин).

2) Средства, действующие на ЦНС рефлекторно (лобелин, верат

рум, никотин).

Следует помнить, что такое деление условно и при использовании в больших дозах они могут стимулировать ЦНС в целом.

Типичным представителем психостимуляторов является ФЕНАМИН (амфетамин сульфат; табл. по 0, 005; капли в нос, в глаз 1% р-р). Химически представляет собой фенилалкиламин, то есть аналогичен по структуре адреналину и норадреналину.

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ связан со способностью освобождать из пресинаптических окончаний НОРАДРЕНАЛИН и ДОФАМИН. Кроме того, фенамин уменьшает обратный захват норадреналина и дофамина.

Фенамин стимулирует восходящую активирующую ретикулярную формацию ствола головного мозга.

ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ

ВЛИЯНИЕ НА ЦНС

Мощный стимулятор ЦНС. Он повышает психическую и физическую работоспособность, улучшает настроение, вызывает эйфорию, бессонницу, тремор, беспокойство. В терапевтических дозах оказывает пробуждающий эффект, устраняет усталость, повышает физические возможности. Стимулирует дыхательный центр и в этом плане действует как аналептик.

ВЛИЯНИЕ НА СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТУЮ СИСТЕМУ

Повышает как систолическое, так и диастолическое АД. По отношению к гипертензивному эффекту фенамина известна тахифилаксия.

ГЛАДКАЯ МУСКУЛАТУРА

Фенамин повышает тонус сфинктора мочевого пузыря и расслабляет мускулатуру бронхов, но только при высоких дозах. Фенамин снижает аппетит (на гипоталамус), оказывает некоторое противосудорожное действие (при Petit mal).