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Redes neuronales
Redes neuronales
La neurona
La neurona es la unidad celular del Sistema Nervioso Central, fue descubierta por Santiago Ramón y Cajal en 1888. La neurona posee particularidades, que la hacen una unidad funcional muy especial. Una característica fundamental le es exclusiva, la muy escasa posibilidad de renovación de las células perdidas. Son estructural y funcionalmente unidades celulares que tienes la característica de recibir estímulos nerviosos de otras neuronas ya sea para inhibir, excitar o conducir el impulso nervioso. Poseen dos grandes propiedades: 1. La irritabilidad que le da a la neurona la capacidad de dar respuesta a agentes físicos y químicos con la iniciación de un impulso y 2. La conductibilidad que le da la propiedad de transmitir los impulsos de un lado a otro. El termino neurona se refiere a la célula nerviosa completa incluyendo su núcleo, el citoplasma que lo rodea (pericarión) y una o mas prolongaciones protoplasmicas que pueden ser los axones y las dendritas. La Neurona es la célula fundamental y básica del sistema nervioso, ésta se divide en las siguientes partes fundamentales: 1) El Citón, Soma o Cuerpo Celular. Se refiere al cuerpo de la célula. 2) El Núcleo. Contiene la información que dirige la neurona. 3) El Citoplasma. Donde se encuentran estructuras que son importantes para el funcionamiento de la misma. 4) Las Dendritas. Son prolongaciones cortas que se originan en el soma o cuerpo celular cuya función es recibir los impulsos de otras neuronas y enviarlas al soma de la neurona. 5) Axón. Es una prolongación única y larga que puede medir hasta un metro de longitud y cuya función es sacar el impulso desde el soma neuronal y conducirlo hasta otro lugar del sistema u órgano receptor (por ejemplo un músculo). 6) Membrana Plasmática o Plasmalema. Esta limita la neurona y tiene especial importancia por su papel en la recepción y transmisión de los impulsos nerviosos. El axón de la neurona esta rodeado de una vaina de mielina que empieza cerca del origen del mismo axón y finaliza en sus ramas terminales, posee algunas interrupciones llamadas nódulos de Ranvier. La envoltura de mielina aísla el axón entre los nodos y produce una conducción casi instantánea de los impulsos nerviosos. Los axones mielinizados son mucho más rápidos en su conductibilidad que los axones no mielinizados. Los axones influyen en las dendritas sobre unos espacios estrechos llamados Sinapsis. La estimulación en unas sinapsis hace que las neuronas se disparen y en otras desalienta el disparo. El aprendizaje se lleva a cabo en las cercanías de las sinapsis. Las dendritas salen del cuerpo de la neurona y se ramifican en forma profusa e intrincada, tienen un gran número de diminutas salientes llamadas espinas dendríticas que participan en la sinapsis (cuando se unen dos neuronas o cuando una neurona se une a un Órgano Receptor o Transmisor). En las neuronas motoras de la medula espinal gran número de terminales axónicas hacen sinapsis con el cuerpo celular y con las dendritas. Hay varios tipos de sinapsis entre neuronas 1) las axosomaticas (el axon se inserta en el cuerpo neuronal) 2) Axodendriticas (axon con dendritas y 3) Axoaxonicas (axon en axon). Funcionalmente: Hay
tres tipos de neuronas: · Sensoriales. · Motoras. · Interneuronas. Las neuronas sensoriales conducen impulsos de los receptores (por ejemplo la piel) hacia el cerebro y la medula espinal, estos impulsos son informativos (visión, sonido, tacto, dolor, etc.) su soma o cuerpo celular forman gran parte de la raíz posterior de la medula espinal y los ganglios craneales. Son bipolares. Funcionan como aislantes eléctricos, fábricas bioquímicas y eliminadoras de detritos producidos por accidentes; o lo que es lo mismo, procesan y crean reacciones bioquímicas complejas a determinados estímulos recibidos que activan determinadas zonas del cerebro. Las neuronas motoras conducen los impulsos del cerebro y la medula espinal hasta los receptores (ejemplo, los músculos y glándulas exocrinas) o sea, en sentido contrario a las sensitivas, es el componente motor de los nervios espinales y craneales, son multipolares. Sirven de sistema de conexión intracelular Las interneuronas, su cuerpo y procesos, permanecen en el sistema nervioso central (se quedan en el cerebro), no tienen contacto directo con estructuras periféricas (receptores y transmisores), hay un grupo importante de interneuronas cuyos axones terminan en las motoneuronas, en el tronco encefálico y en la medula espinal, se les llama motoneuronas altas, éstas son las responsables de la modificación, coordinación, integración, facilitación e inhibición que debe ocurrir entre la entrada sensorial y la salida motora; son multipolares. Existen otros tipos de clasificaciones que atienden a la morfología de la neurona y no a sus funciones. Son las Neuronas Monopolares, Bipolares, Multipolares en relación al número de prolongaciones de las dendritas. Según el neurotransmisor, las neuronas motoras utilizan la acetilcolina (Ach) la cual se encuentra en las terminales de las placas motoras que son las uniones entre el nervio y el músculo estriado, haciendo posible la contracción de los diferentes músculos y la estimulación de las glándulas exocrinas. Las neuronas son grandes sintetizadoras de proteínas con un alto gasto de energía metabólica. El cerebro posee aproximadamente 10¹¹ (100.000.000.000 de neuronas). Se estima que cada neurona tiene entre En cada milímetro de cerebro hay aproximadamente 50.000 neuronas. Funcionamiento de una
neurona biológica
Aunque actualmente los ordenadores son capaces de efectuar millones de cálculos complejos en unos segundos, estos son incapaces de percibir una imagen o interpretar un sonido, es decir son incapaces de percibir características del medio. Esta deficiencia de los sistemas de cómputo secuenciales dio la pauta para que los investigadores y científicos buscaran la manera en que los sistemas de computo lograran trabajar con cierta similitud al desempeño del cerebro humano, esto por cuanto este órgano posee características muy deseables para un sistema de cómputo. Hace más de 30 años, dichos científicos e investigadores, dieron inicio a un proceso de investigación en lo que se conoce hoy en día como inteligencia artificial y redes neuronales artificiales, sin embargo debido que las redes neuronales requieren grandes velocidades de procesamiento, la investigación en esta rama se retrasó con respecto a la inteligencia artificial. No obstante hoy en día la velocidad de procesamiento ya no es un problema relevante, razón por la cual recientemente se han retomado las teorías e investigación en lo que gira en torno a las redes neuronales. Algunas de las aplicaciones sobresalientes de las redes neuronales son:
Una neurona no hace nada, a menos que la influencia colectiva de todas sus entradas alcance un nivel de umbral. Siempre que se alcanza tal umbral, la neurona produce una salida de potencia completa, que consiste en un pulso estrecho que se desplaza del cuerpo de célula, por el axón, hasta las ramas de éste, en este caso se dice que la neurona de dispara. Debido a que una neurona se dispara o no hace nada, se dice que este es un dispositivo de todo o nada, a modo de interruptor. Aprendizaje
(entrenamiento)
La principal característica importante de las Redes Neuronales es su capacidad para aprender de su ambiente, y mejorar su desempeño a través del aprendizaje. Una Red Neuronal aprende acerca de su ambiente a través de un proceso interactivo de ajustes de sus pesos sinápticos y niveles de sesgo (bias). La siguiente es la secuencia de eventos que ocurren durante el aprendizaje:
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