Theo các nghiên cứu sinh học về bộ não, hệ thống thần kinh của con ngƣời bao gồm khoảng 100 tỷ tế bào thần kinh, thƣờng đƣợc gọi nơron.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 3.1: Mô hình nơron sinh học
Mỗi tế bào nơron gồm 3 phần:
Thân nơron (Soma) với nhân bên trong là nơi tiếp nhận các xung động thần kinh.
Một hệ thống mạng các dây thần kinh vào (dendrites) truyền tín hiệu (dƣới dạng xung điện) tới thân nơron để xử lý. Bên trong thân các dữ liệu đó đƣợc tổng hợp lại.
Đầu dây thần kinh (axon) phân nhánh dạng cây, có thể dài từ 1cm đến hàng mét. Khác với dendrites, axons có khả năng phát các xung điện thế, chúng là các dây dẫn tín hiệu từ nơron đi các nơi khác. Chỉ khi nào điện thế trong Soma vƣợt quá một giá trị ngƣỡng nào đó (threshold) thì axon mới phát một xung điện thế, còn nếu không thì nó ở trạng thái nghỉ.
Axon nối với các dendrites của các nơron khác thông qua các khớp nối gọi là synapse.
Hoạt động:
Các tín hiệu đƣa ra bởi một khớp nối và đƣợc nhận bởi các dây thần kinh vào là kích thích điện tử. Việc truyền tín hiệu nhƣ trên liên quan đến một quá trình hóa học phức tạp mà trong đó các chất truyền đặc trƣng đƣợc giải phóng từ phía gửi của nơi tiếp nối. Điều này làm tăng hay giảm điện thế bên trong thân của nơron nhận.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Nơron nhận tín hiệu sẽ kích hoạt nếu điện thế vƣợt ngƣỡng nào đó. Và một điện thế hoạt động với cƣờng độ cùng thời gian tồn tại cố định đƣợc gửi ra ngoài thông qua đầu dây thần kinh tới phần dây thần kinh vào rồi tới chỗ khớp nối để đến nơron khác. Sau khi kích hoạt, nơron sẽ chờ trong một khoảng thời gian đƣợc gọi là chu kỳ cho đến khi nó có thể đƣợc kích hoạt lại.
Có 2 loại khớp nối là khớp nối kích thích và khớp nối ức chế. Khớp nối kích thích sẽ cho tín hiệu qua nó để tới nơron, còn khớp nối ức chế có tác dụng làm cản tín hiệu của nơron.
Cấu trúc mạng nơron luôn thay đổi và phát triển, các thay đổi có khuynh hƣớng chủ yếu là làm tăng hay giảm độ mạnh các mối liên kết thông qua các khớp nối. Các khớp nối đóng vai trò rất quan trọng trong sự học tập. Khi chúng ta học tập thì hoạt động của các khớp nối đƣợc tăng cƣờng, tạo nên nhiều liên kết mạnh giữa các nơron. Có thể nói rằng ngƣời nào học càng giỏi thì càng có nhiều khớp nối và các khớp nối ấy càng mạnh mẽ, hay nói cách khác, thì liên kết giữa các nơron càng nhiều, càng nhạy bén.