Bioinformacja

Opis

Bioinformacja (ang. biological information), termin tych zajęć, to sposób, w jaki receptory biologiczne organizmu przetwarzają energię fizyczną. Receptor zmysłowy (ang. sensory receptor) to komórka, która tę energię odbiera, a w jego błonie siedzą receptory błonowe (ang. membrane receptors), białka pochłaniające albo wiążące. W pręciku siatkówki receptor błonowy to rodopsyna (ang. rhodopsin): pochłonięty foton zmienia kształt jednej jej cząsteczki, a ta uruchamia kaskadę, która zamyka kanały jonowe, białkowe pory w błonie, więc do komórki wpływa mniej jonów dodatnich i jej wnętrze staje się bardziej ujemne (Lamb 2022).

W pręciku ropuchy jeden pochłonięty foton zmienia przepływ ładunku przez błonę średnio o około 1 pA, czyli o 5% stałego przepływu płynącego w ciemności (Baylor, Lamb i Yau 1979). Człowiekowi do zobaczenia słabego błysku w najlepszych warunkach wystarcza, że po jednym fotonie pochłonie każdy z 5 do 14 pręcików (Hecht, Shlaer i Pirenne 1942).

Na tych zajęciach bioinformację dzielimy na eksterocepcję (ang. exteroception), „Co jest wokół mnie”, propriocepcję (ang. proprioception), „Gdzie jest moje ciało i jak się rusza”, oraz interocepcję (ang. interoception), „Jak się mam w środku”. Podział przetwarzania zmysłowego w układzie nerwowym na te kategorie ma ponad sto lat (Khalsa i in. 2018). Receptory dzielimy według rodzaju bodźca: fotoreceptory pochłaniają światło (Lamb 2022), chemoreceptory odbierają bodźce chemiczne, mechanoreceptory nacisk, drgania, dźwięk i położenie ciała, a termoreceptory temperaturę, jak podaje podręcznik anatomii i fizjologii OpenStax (Betts i in. 2022). Podręcznik podaje też, że z energii elektromagnetycznej ludzkie oko odbiera światło widzialne, a węże mają receptory ciepła, pszczoły ultrafioletu, ptaki wędrowne pola magnetycznego. Świat dostępny zwierzęciu to jego Umwelt, termin Jakoba von Uexkülla (Fitzgerald 2025). Czopek odbiera energię elektromagnetyczną w zakresie światła, a skaner MRI tę samą energię w zakresie fal radiowych: to przykład pary receptora i przyrządu z widma elektromagnetycznego.

Receptor zmysłowy odpowiada potencjałem stopniowanym (ang. graded potential), zmianą napięcia błony, której wielkość zależy od wielkości bodźca (Betts i in. 2013). W pręciku i czopku od potencjału stopniowanego zależy, ile przekaźnika (ang. neurotransmitter), cząsteczki wydzielanej przez neuron, komórka wydziela na synapsach z kolejnymi komórkami (Betts i in. 2022). Podręcznik podaje też, że kiedy zsumowane potencjały stopniowane przekroczą próg, neuron odpowiada potencjałem czynnościowym (ang. action potential), który ma tę samą wielkość przy słabszym i silniejszym bodźcu. Na tych zajęciach potencjały czynnościowe to waluta bioinformacji: tą walutą bioinformacja przepływa wzdłuż aksonu. Synapsy chemiczne transformują bioinformację: według podręcznika potencjał czynnościowy uwalnia przekaźnik, a przekaźnik daje w dendrytach następnej komórki potencjał postsynaptyczny, czyli potencjał stopniowany. Synapsy elektryczne przekazują ją dalej: podręcznik opisuje, że kiedy jedna z połączonych komórek się depolaryzuje, depolaryzuje się też druga. Zestaw receptorów błonowych następnej komórki nazywamy na tych zajęciach predykcją komórki, a odległość od receptorów (ang. distance from receptors) to liczba synaps chemicznych na głównej drodze od receptora zmysłowego do danego obszaru; część połączeń omija główne drogi.

Kiedy czytasz to zdanie, fotony z ekranu zamykają kanały w Twoich czopkach, a dalej bioinformacja płynie potencjałami czynnościowymi przez kolejne synapsy chemiczne, coraz dalej od receptorów. Litera, którą widzisz, to aktywność Twojej kory wzrokowej. Z tej bioinformacji kształtują się Twoje Modele Mentalne liter i słów, a polegasz na nich przy każdej linijce: w kodowaniu predykcyjnym ich predykcje płyną w stronę Twoich receptorów, a zaskoczenie od nich.

Sieć mózgowa

Bioinformacja płynie w każdej sieci, a zaczyna się w receptorze zmysłowym: w pręciku, neuronie węchowym, komórce rzęsatej ucha.

Materiały

Linkują tutaj

Na zajęciach