سرعة رد الفعل. قياس زمن رد الفعل لدى المراهقين والبالغين ما هو رد فعل الإنسان

دراسة العلامات الوراثية في التعرف على سرعة استجابة الإنسان للمؤثرات البصرية

سميرنوفا اناستازيا

فئة 10 "M"، MAOU OC Gornostay، RF، نوفوسيبيرسك

فورونينا إيلينا نيكولاييفنا

المشرف العلمي، دكتوراه. بيول. العلوم، باحث مبتدئ LF IHBFM سوران، RF، نوفوسيبيرسك

ايلينا ماريا فلاديميروفنا

المشرف العلمي، مدرس الأحياء، MAOU OC Gornostay، الاتحاد الروسي، نوفوسيبيرسك

المقال مخصص لدراسة سرعة رد الفعل البشري والجينات المؤثرة عليه. أجريت دراسة على وجود جينات MSTN و ACTN3 ودراسة تأثيرها على سرعة رد فعل الإنسان عند استخدام المحفزات البصرية. بناءً على الدراسة التي تم إجراؤها، تم التوصل إلى أن معدل التفاعل لا يعتمد على الأنماط الجينية لجينات MSTN وACTN3.

1. مقدمة

سرعة رد الفعل هي إحدى الصفات الأساسية لأي كائن حي. في الوقت نفسه، من المهم للغاية أن تكون الاستجابة للعوامل المزعجة الخارجية فورية، حيث لا يمكن أن تكون خطيرة فحسب، بل حتى قاتلة. في البشر، يبلغ متوسط ​​وقت رد الفعل للإشارة المرئية 0.1-0.3 ثانية.

يتم تحديد سرعة رد فعل الشخص من خلال عمل الجهاز العصبي. عندما يتفاعل الشخص مع تهيج قوي للغاية يهدد حياته، على سبيل المثال، عندما يسحب يده من موقد ساخن، يتم تنفيذ رد فعل بسيط لا يشارك فيه الدماغ. من المستقبل، تنتقل الإشارة عبر الألياف العصبية إلى الحبل الشوكي ثم مباشرة إلى العضلات، حيث تمر عبر ثلاث خلايا عصبية فقط - خلية عصبية حسية، وخلايا عصبية داخلية في النخاع الشوكي، وخلايا عصبية حركية. تبلغ سرعة النبض العصبي على طول عمليات الخلايا العصبية هنا عدة عشرات من الأمتار / ثانية. العامل الحاسم هو وقت النقل التشابكي - حوالي 0.1 ثانية. وتجدر الإشارة إلى أننا نقوم أولاً بسحب يدنا ومن ثم نشعر بالألم. ويرجع ذلك إلى أن الإشارة من مستقبلات الألم إلى الدماغ تنتقل عبر ألياف عصبية من نوع مختلف (هناك ثلاثة أنواع من الألياف العصبية تختلف في آلية نقل النبضات) بسرعة أقل تبلغ 0.5-2 متر/ ثانية.

إذا كنا نتحدث عن رد فعل شخص ما على لبنة تطير عليه، فهناك أيضًا رد فعل منعكس: تنقل العين إشارة حول الحركة السريعة ليس فقط إلى أجزاء الدماغ التي تتم معالجتها (ونحن نفهم: "أ" الطوب يطير")، ولكن أيضًا من خلال مسارات أعصاب خاصة - إلى العضلات، مما يوفر رد فعل تجنبًا سريعًا، على سبيل المثال، القفز بعيدًا.

سرعة رد الفعل.

وهكذا فإن تنفيذ الإشارة البصرية لحركة العضلات يتم من خلال المراحل التالية:

1. حدوث الإثارة في المستقبل (البصري، السمعي، اللمسي، إلخ) المشارك في إدراك الإشارة؛

2. نقل الإثارة إلى الجهاز العصبي المركزي.

3. نقل معلومات الإشارة على طول مسارات الأعصاب وتحليلها وتشكيل إشارة الاستجابة.

4. توصيل إشارة الاستجابة من الجهاز العصبي المركزي إلى العضلة.

5. إثارة العضلات.

ما الذي يؤثر على سرعة التفاعل؟

تعتمد سرعة وسرعة الحركات على:

1. حالة الجهاز العصبي المركزي والجهاز العصبي العضلي البشري؛

2. خصائص الأنسجة العضلية (من نسبة الألياف السريعة والبطيئة)؛

3. قوة العضلات.

4. قدرة العضلات على الانتقال بسرعة من حالة التوتر إلى حالة الاسترخاء.

5. احتياطيات الطاقة في العضلات (حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك - ATP وفوسفات الكرياتين - CTP)؛

6. درجة الحركة في المفاصل.

7. تنسيق الحركات أثناء العمل عالي السرعة؛

8. العمر والجنس؛

9. السرعة التي يستقبل بها الدماغ الإشارة من المستقبل وينقلها إلى العضلات

تشير الدراسات الوراثية (طريقة التوأم، مقارنة قدرات السرعة لدى الوالدين والأطفال، والملاحظات طويلة المدى للتغيرات في مؤشرات السرعة لدى نفس الأطفال) إلى أن القدرات الحركية تعتمد بشكل كبير على عوامل التركيب الوراثي. وفقًا للبحث العلمي، فإن سرعة التفاعل البسيط تتراوح ما بين 60 إلى 88٪ تقريبًا عن طريق الوراثة.

هدف:

البحث عن العلامات الجينية لسرعة رد فعل الإنسان للمحفزات البصرية

مهام:

إتقان طرق الاختبار وتقنيات البحث الجيني

اختبار سرعة رد الفعل.

جمع العينات لاستخراج الحمض النووي.

استخراج الحمض النووي

تحديد المتغيرات الجينية متعددة الأشكال.

2. تقدم

2.1 اختبار سرعة التفاعل

قمنا باختبار 56 شخصًا على الموقع الإلكتروني http://www.humanbenchmark.com/tests/reactiontime لتحديد سرعة رد فعلهم تجاه المحفزات البصرية. جوهر البرنامج هو أنه يجب على الشخص الضغط على زر الماوس في اللحظة التي يتغير فيها لون الشاشة. لكل شخص تم اختباره، تم أخذ 5 قياسات وتم تسجيل متوسط ​​وقت رد الفعل. تم إجراء جميع القياسات في الصباح (كان الجميع في ظروف متساوية). ونتيجة لذلك، تم فحص 16 شخصًا من الصف الثامن، و17 شخصًا من الصف التاسع، و23 شخصًا من الصف العاشر.

كان لأكبر عدد من الأشخاص سرعة رد فعل تبلغ حوالي 265 مللي ثانية (الشكل 1).

الشكل 1. سرعة رد فعل المشاركين الذين تم فحصهم. تشير النقاط الزرقاء إلى القيم المتوقعة في ظل التوزيع الطبيعي (ص<0,001)

في الصف الثامن متوسط ​​سرعة رد الفعل هو 338 مللي ثانية، في الصف التاسع - 276 مللي ثانية، في الصف العاشر - 232 مللي ثانية.

الشكل 2. اعتماد سرعة رد الفعل على فئة التدريب

من الشكل 2 نرى أنه مع زيادة الفصل، تزداد سرعة رد الفعل (يتم قضاء وقت أقل في الاستجابة، ويتفاعل الشخص بشكل أسرع). وعند معالجة النتائج إحصائيا وجد أن احتمال أن تكون النتائج عشوائية أقل من 0.1% (ع)<0,001). Следовательно, выявленная нами зависимость увеличения скорости реакции тестируемых людей с возрастанием класса не случайно, а закономерно.

الشكل 3. التقييم الإحصائي لاعتماد سرعة رد الفعل على فئة التدريب

2.2 جمع العينات لاستخراج الحمض النووي.

تم جمع ظهارة الشدق لجميع الطلاب الذين أكملوا اختبار سرعة التفاعل باستخدام مسحات القطن. ثم تم وضعها في أنابيب سعة 1.5 مل تحتوي على 250 ميكرولتر من محلول Lysis A1 وتم تدويرها. تم تسخين الأنابيب لمدة 5 دقائق عند درجة حرارة 65 درجة مئوية وخلطها مرة أخرى باستخدام دوامة حتى تذوب المادة تمامًا. بعد ذلك تمت إزالة القضبان، وأضيف 20 ميكرولتر من المادة الماصة المعلقة بواسطة الدوامة. تم خلط محتويات الأنبوب بواسطة الدوامة وتركها في الحامل لمدة دقيقتين لترسيب المادة الماصة. تم خلط التعليق مرة أخرى وظل لمدة 7-9 دقائق. بعد ذلك، تم ترسيب المادة الماصة في جهاز طرد مركزي صغير لمدة 30 ثانية، وتم جمع المادة الطافية، وأضيف 400 ميكرولتر من محلول الغسيل a2 إلى كل أنبوب، وتم خلطها بواسطة الدوامة حتى تمت إعادة تعليق المادة الماصة تمامًا. ثم تم ترسيبه على Microspin لمدة 30 ثانية وتم جمع المادة الطافية. تم تكرار عملية الغسيل بالمحلول a2 مرة أخرى، وتم اختيار المادة الطافية بعناية. بطريقة مماثلة، تم غسل الرواسب بكحول إيثيلي بنسبة 70% مرة واحدة، وتم اختيار المادة الطافية بعناية، وتم تجفيف الرواسب الماصة مع فتح أغطية أنابيب الاختبار في منظم حرارة عند 56 درجة مئوية. بعد ذلك، تمت إضافة 100 ميكرولتر من محلول الشطف a3، وتم إعادة تعليق المادة الماصة بعناية، ووضعها في منظم حرارة عند 56 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. تم ترسيب المعلق في جهاز طرد مركزي صغير عند 13000 دورة في الدقيقة لمدة دقيقتين. يحتوي طاف على الحمض النووي المنقى، والعينة جاهزة لPCR.

2.3 تحديد المتغيرات الجينية متعددة الأشكال.

تم وضع عينات الحمض النووي 5 ميكرولتر في أنابيب سعة 0.2 مل. تمت إضافة خليط من البادئات إلى الحمض النووي لتحديد بدائل النوكليوتيدات في جينات ACTN وMSTN. بعد ذلك، تمت إضافة بوليميريز Taq-DNA، والنيوكليوتيدات، وعازل البوليميريز إلى الأنابيب، وتم وضع الخليط في دورة لـ PCR. يتكون مبدأ تحديد استبدال النوكليوتيدات من النسخ المتكرر لقسم الحمض النووي الذي يحتوي على استبدال النوكليوتيدات وتفاعل هذا القسم مع المجسات المسمى. أحد المسبارين مكمل لتسلسل النيوكليوتيدات بحرف "طبيعي"، والآخر مكمل لتسلسل "متحول". ونتيجة لذلك، نرى على الرسم البياني توهج أحد المجسات إذا كان لدى الشخص حرف واحد فقط (متماثل الزيجوت) أو كلا المسبارين في حالة متغاير الزيجوت (الشكل 4).

الشكل 4. رسم بياني لتراكم الأسفار حسب التركيب الوراثي ز / أ الجين ام اس تي ان

وهكذا، قمنا بكتابة جميع عينات الحمض النووي التي تم جمعها (الشكل 5).

الشكل 5. الرسوم البيانية لتراكم الإسفار لجميع العينات المدروسة (أ. ACTN ، ب. ام اس تي ان )

لسوء الحظ، لا يمكن كتابة كافة العينات. تظهر نتائج التنميط الجيني في الجدول 1.

الجدول 1.

نتائج البحث للعينات التي تم جمعها

يشفر جين MSTN بروتين الميوستاتين (المعروف أيضًا باسم عامل النمو والتمايز 8)، وهو البروتين الذي يمنع نمو وتمايز الأنسجة العضلية. تظهر الدراسات التي أجريت على الحيوانات أن منع عمل الميوستاتين يؤدي إلى زيادة كبيرة في كتلة العضلات الخالية من الدهون مع عدم وجود أنسجة دهنية تقريبًا. يؤدي استبدال النوكليوتيدات المدروسة G->A إلى الظهور المبكر لكودون التوقف عند الموضع 313 من البروتين وبالتالي تقليل كمية الميوستاتين، مما يؤدي إلى زيادة كتلة العضلات وتحسين أداء السرعة.

يعد جين ACTN3 من سمات الألياف العضلية من النوع 2 (الارتعاش السريع) للعضلات الهيكلية. يحتوي جين ACTN3 على تعدد الأشكال، R577X، والذي يؤدي إلى استبدال الأرجينين (أليل C) في الموضع 577 بكودون التوقف (أليل T). وينتج عن وجود هذه الطفرة عضلات لا تحتوي على بروتين a-actinin-3. ومع ذلك، لا يتم ملاحظة أمراض العضلات لدى هؤلاء الأشخاص، حيث أن الأكتينين-2 يعوض غيابه في الأقراص Z من ألياف العضلات. وفي الوقت نفسه، فإن وجود أليل 577R، الذي يشير إلى وجود بروتين a-actinin-3 في العضلات الهيكلية، يمنح الأفراد ميزة في إظهار الصفات البدنية ذات القوة السريعة.

في دراستنا، لم يتم الكشف عن أي اعتماد ذي دلالة إحصائية لمعدل التفاعل على الأنماط الجينية (الشكل 6) - بالنسبة لجين ACTN، كان مستوى الاتفاق بين النتائج في مجموعات مختلفة 97٪، بالنسبة لـ MSTN - 80٪.

الشكل 6. اعتماد معدل التفاعل على الأنماط الجينية (أ. ACTN ، ب. ام اس تي ان )

قد يكون هذا بسبب حقيقة أن بعض العينات لم يتم تنميطها وراثيا. ومن الممكن أيضًا أن يعتمد تنفيذ سرعة رد فعل الشخص على المحفزات البصرية على جينات أخرى.

3. النتائج

· تم جمع عينات الحمض النووي.

· تم تحديد سرعة رد فعل أفراد الاختبار.

· لقد أظهرنا أن سرعة رد الفعل تزداد (يستغرق وقتًا أقل في الاستجابة) مع زيادة الفصل.

· تم تحديد التراكيب الوراثية لجينات ACTN وMSTN لبعض الأشخاص الذين تم اختبارهم.

· لم يتم العثور على اعتماد ذو دلالة إحصائية لمعدل التفاعل على الأنماط الجينية.

4. الخلاصة

قمنا بدراسة العلامات الجينية لسرعة رد فعل الإنسان للمحفزات البصرية. وقد وجد أن سرعة التفاعل تزداد (يقل زمن رد الفعل) مع زيادة الطبقة ولا تعتمد على الأنماط الجينية لجينات ACTN وMSTN.

خطط مستقبلية

استكمال تحديد الأنماط الجينية لجميع العينات لجينات ACTN وMSTN. إجراء بحث عن العلامات الجينية الأخرى (التي تؤثر على سرعة نقل الإشارات العصبية).

فهرس:

1. سابين إم آر، نيكيتيوك دي بي علم التشريح البشري. في 3 مجلدات. م.1998.ت.3.

2. علم وظائف الأعضاء البشرية / إد. ر. شميدت و ج.تيفز. م: مير، 1996، المجلد الأول.

تحديد سرعة رد الفعل

هل هناك من لم يسمع عبارة "سرعة الاستجابة"؟ كم مرة قمنا "بحفظ" الأكواب والأطباق في اللحظة الأخيرة؟ كم مرة حددت نتيجة المسابقات وسباقات التتابع والمسابقات؟ يمكن أن تحدث أشياء غير متوقعة لأي شخص، سواء في المنزل أو في الشارع، في أي لحظة، وفي أي وقت
ستعتمد صحته بشكل مباشر على سرعة رد فعله. لكنه مطلوب ليس فقط للحياة العادية. هذه صفة مهمة من الناحية المهنية لرواد الفضاء والطيارين والبحارة والعسكريين والرياضيين والسائقين والمشغلين. مئات المهن وآلاف المواقف كل يوم.

ربما يرغب الكثير من الناس في معرفة سرعة رد فعلهم أو الحصول على إجابة للسؤال: "هل سأتمكن من اللحاق بشوماخر؟" هل سأكون قادرًا على أن أصبح طيارًا أم مجرد زيادة سرعة رد فعلي قليلاً؟
ما الذي يجب القيام به لهذا؟

أولا تحتاج إلى قياسه. ليس من الصعب تخمين أن سرعة أو سرعة رد الفعل تُقاس بمرور الوقت، وبشكل أكثر دقة، بتوقيت رد الفعل المنعكس المشروط البسيط .

يتم قياسه باستخدام أدوات معقدة - مقاييس الانعكاس الزمني،

ووسائل بسيطة للغاية ويمكن الوصول إليها، على سبيل المثال، حاكم المدرسة. بالمناسبة، لا تقل دقة.
تذكر... كل شيء عبقري بسيط.

قياس الاستجابة المنعكسة المشروطة البسيطة

يتم تنفيذ رد فعل منعكس مشروط بسيط كحركة بسيطة استجابة لإشارة بسيطة. يتم تحديد العلاقة بين الإشارة والحركة من خلال التعليمات التي يتحدث بها مساعد المختبر.

تعليمات
"يُعرض عليك اختبار لقياس وقت رد الفعل باستخدام مسطرة المدرسة. بحاجة للقبض عليها
في السقوط الحر.

يتم أخذ القياس أثناء الوقوف. أبقِ يدك الرائدة (اليد اليمنى لأصحاب اليد اليمنى) على مستوى الصدر. كبير
ويجب تقريب السبابة قدر الإمكان، ولكن دون ملامسة سطح المسطرة. يجب وضع علامة الصفر على مستوى الحافة العلوية لإصبع السبابة. بمجرد أن ترى المسطرة تسقط، يجب أن تمسك بها. لن يتم إصدار أي أمر إضافي.
يتم القياس 3 مرات. مستعد؟ احرص."

إجراء
يتم إجراء القياس من قبل شخصين. تؤخذ القراءات على الحد العلوي من السبابة.

تفسير نتائج القياس
بعد القياس، يتم حساب الوسط الحسابي للقياسات الثلاثة ومقارنتها بالمعايير.

أعراف

ملف فيديو "قياس زمن رد الفعل"

والآن معلومات لأولئك الذين ما زالوا يريدون الحصول على إجابات لأسئلتهم.

كيفية تحويل السنتيمترات إلى ميلي ثانية؟

ما هو الحد من سرعة رد الفعل البشري؟

يتم تحديد سرعة رد فعل الشخص من خلال عمل الجهاز العصبي. عندما يتفاعل الشخص مع تهيج قوي جدًا يهدد حياته، على سبيل المثال، عندما يسحب يده من جسم ساخن -
يأتي دور منعكس بسيط لا يشارك فيه الدماغ. إشارة من المستقبل
على طول الألياف العصبية، يذهب إلى الحبل الشوكي ثم مباشرة إلى العضلات، ويمر عبر ثلاث خلايا عصبية فقط - خلية عصبية حسية، وخلايا عصبية داخلية في النخاع الشوكي، وخلايا عصبية حركية. تبلغ سرعة النبض العصبي على طول عمليات الخلايا العصبية هنا عدة عشرات من الأمتار / ثانية. العامل الحاسم هو وقت النقل التشابكي - حوالي 0.1 ثانية.

في البداية يسحب الشخص يده، ثم يشعر بالألم. هذا يرجع إلى حقيقة أنه من مستقبلات الألم في
تنتقل إشارة الدماغ عبر نوع مختلف من الألياف العصبية بسرعة أقل.

إذا كنا نتحدث عن رد فعل شخص ما على حجر يطير نحوه، فهناك أيضًا رد فعل منعكس: تنقل العين إشارة حول الحركة السريعة ليس فقط إلى أجزاء الدماغ التي تتم معالجتها (ونحن نفهم: "أ" الحجر يطير")، ولكن أيضًا من خلال مسارات أعصاب خاصة - إلى العضلات، مما يوفر رد فعل تجنبًا سريعًا - التحرك إلى الجانب، والقفز بعيدًا، وما إلى ذلك.

إذا كنا نتحدث عن رد الفعل عند لعب التنس، فإن التحسن التدريجي في رد الفعل يرتبط بتكوين ردود أفعال نمطية تسمح لك بالرد دون مشاركة القشرة الدماغية (دون تفكير)، والأهم من ذلك، ردود الفعل هذه يتم تنفيذها دون ردود فعل، أي أنه لا يوجد تعديل مستمر للحركة. وعندما نتعلم فقط القيام بحركة جديدة، يحدث تفاعل معقد: يتم إرسال إشارة حول الإجراء إلى العضلات، ويتم إرسال إشارة حول نتيجة الإجراء منها،
ويجري التعديل، أي. تتحرك العضلة تحت سيطرة مستمرة، الأمر الذي يستغرق الكثير من الوقت.
تشمل كل هذه العمليات مناطق مختلفة من المخيخ وبعض هياكل الدماغ الأخرى.

كيفية زيادة سرعة رد فعلك

يمكن زيادة سرعة رد فعل الإنسان. يمكنك تعلم كيفية الاستجابة للمحفزات التي تسبق الإجراء. على سبيل المثال، ليس لضربة الملاكم، ولكن للتحضير لها - بعد كل شيء، من قبل
ضرب العدو سوف ينظر بالتأكيد إلى الهدف، يغير وضعه، يشد عضلاته، يستنشق... هناك وقت أكثر من كافي. تحتاج فقط إلى تطوير رد فعل مشروط، وزرع حافزا جديدا في اللاوعي
والرد عليه.

هذا التمرين يمكن أن يساعدك في هذا:

لعبة المفرقعات النارية.
يقف الشريك الأول ويضع كفه المفتوح بحيث يكون مناسبًا للثاني أن يضربها. على سبيل المثال، يقف بشكل جانبي تجاه الشخص الثاني، ممسكًا بكفه المفتوح أمامه. الشريك الثاني يضرب
النخيل الأول في أوقات تعسفية. مهمة الأول هي إزالة النخيل، ومهمة الثانية هي الضرب. يمكنك الحفاظ على النتيجة. ثم يتغير الشركاء. يمكن نقل المبدأ المتأصل في هذه اللعبة إلى إجراءات فنية أخرى، على سبيل المثال، قطع الركلات وتجنبها على المستوى الأدنى.

ومن المعروف أن رد الفعل اللاواعي المرتبط بالنصف الأيمن من الدماغ أسرع بكثير من رد الفعل الواعي المرتبط بالنصف الأيسر. ومن المنطقي أن نفترض أنه في اللاوعي أن
يمكن تحديد الاستجابات لمحفز معين مسبقًا. ويتم تحقيق ذلك من خلال التكرار المتكرر للحركات أثناء التدريب. في المجموع، تحتاج إلى تسجيل حوالي 5-10 آلاف تكرار، وليس من المنطقي القيام بأكثر من 300 تكرار في المرة الواحدة. 300 هو رقم كبير بما فيه الكفاية، وهو أمر ناجح بشكل أساسي
ما لا يزيد عن 200 حركة لكل تدريب، ثم يتبين أن استيعاب اللاوعي للنمط الحركي يتطلب بشكل مثالي حوالي شهرين. يجب أن تتم ردود الفعل الحركية على مستوى ردود الفعل المشروطة، ولهذا، كما ترون، من الضروري التدريب الجاد.

أيها الأصدقاء، هناك خبران - سيء وجيد:

سيئ: سرعة رد فعلك لا يمكن أن تتغير من الناحية الفسيولوجية، فهي فطرية.

جيد: لكن الظروف النفسية لظهور رد الفعل يمكن أن تختلف - وسأخبرك كيف.

لن نكتب عن أهمية سرعة رد الفعل بالنسبة للمتتبع - فهذا أمر واضح.

سرعة رد الفعل هي الوقت من بداية الإشارة إلى استجابة الجسم.

وفي مختبر فونت، اكتشف عالم النفس الروسي لانج وجود نوعين مختلفين من ردود الفعل، والتي أطلق عليها اسم الحركية والحسية.

الاستجابة الحسية هي الزمن من بداية الإشارة إلى إدراكها (الوعي)، أي. يتم توجيه انتباه الموضوع إلى انتظار الإشارة.

المحرك - الوقت من بداية الإشارة حتى حدوث حركة الاستجابة، أي. يتم توجيه الانتباه إلى الإجراء القادم.

ومن المثير للدهشة أن رد الفعل الحركي أسرع مرتين تقريبًا من رد الفعل الحسي.

يتم تفسير ذلك من خلال حقيقة أن رد الفعل الحركي ليس رد فعل عقليًا كاملاً، ولكنه مجرد رد فعل دماغي، حيث أن الفعل مدرج بالفعل في "البرنامج"، وعلى عكس الفعل الحسي، لا توجد عملية إدراك وقرار إرادي فيه، مجرد منعكس. ويحدث هذا أيضًا لأن الحبل الشوكي والنخاع المستطيل مسؤولان عن الاستجابة الحركية - "كمبيوتر أبسط ولكنه أسرع" مقارنة بأجزاء أخرى من الدماغ.

يعتمد وقت رد فعل الشخص على طريقة التحفيز - نوع إشارة التحفيز، وكثافة التحفيز، والتدريب، والحالة المزاجية لإدراك الإشارة، والعمر والجنس، ومدى تعقيد رد الفعل.

على سبيل المثال، يتم إدراك المعلومات المرئية بسرعة أكبر. يدرك الشخص العادي بصريًا ما بين 3 إلى 5 آلاف حرف في الدقيقة. مع التدريب، تزداد سرعة إدراك المعلومات. يسجل كتاب غينيس للأرقام القياسية قراءة النص بسرعة 150 ألف حرف في الدقيقة. يتم إدراك المعلومات السمعية بشكل أبطأ. تتراوح السرعة القصوى للإدراك من 300 إلى 1000 حرف في الدقيقة. الروائح هي الأبطأ في إدراكها. يدرك الشخص رائحة واحدة من عدة ثوان إلى عشر دقائق.

لذلك من الجيد أنه عندما نسقط، سنركز على قراءات الحساسية اللمسية والبصرية والدهليزية، وليس على المظهر (المحتمل) للرائحة المحددة لكبريتيد الهيدروجينج.

لمزيد من الدراسة، سنصف 3 حالات مختلفة:

1) عندما يقوم شخص ما بسحب يده من جسم ساخن، يحدث رد فعل بسيط لا يشارك فيه الدماغ. من المستقبل، تنتقل الإشارة على طول الألياف العصبية إلى الحبل الشوكي ثم مباشرة إلى العضلات، حيث تمر عبر ثلاث خلايا عصبية فقط (نعم، 3 فقط): خلية عصبية حسية، وعصبون داخلي في النخاع الشوكي، وخلايا عصبية حركية. تبلغ سرعة النبض العصبي على طول عمليات الخلايا العصبية هنا عدة عشرات من الأمتار / ثانية. العامل الحاسم هو وقت النقل التشابكي - حوالي 0.1 ثانية. في البداية يسحب الشخص يده، ثم يشعر بالألم.

2) إذا كنا نتحدث عن رد فعل شخص ما على حجر يطير نحوه، فهناك أيضًا رد فعل منعكس: تنقل العين إشارة حول الحركة السريعة ليس فقط إلى أجزاء الدماغ التي تتم معالجتها (ونحن نفهم: "أ" الحجر يطير")، ولكن أيضًا من خلال مسارات أعصاب خاصة - إلى العضلات، مما يوفر رد فعل تجنبًا سريعًا - التحرك إلى الجانب، والقفز بعيدًا، وما إلى ذلك.

3) إذا كنا نتحدث عن رد الفعل عند لعب التنس، فإن التحسن التدريجي في رد الفعل يرتبط بتكوين ردود أفعال نمطية تسمح لك بالرد دون مشاركة القشرة الدماغية (بدون تفكير). وعندما نتعلم فقط القيام بحركة جديدة، يحدث تفاعل معقد: يتم إرسال إشارة حول الإجراء إلى العضلات، ويتم إرسال إشارة حول نتيجة الإجراء منها، ويحدث التعديل. تشمل كل هذه العمليات مناطق مختلفة من المخيخ وبعض هياكل الدماغ الأخرى.

دراسة العلامات الوراثية في التعرف على سرعة استجابة الإنسان للمؤثرات البصرية

سميرنوفا اناستازيا

فئة 10 "M"، MAOU OC Gornostay، RF، نوفوسيبيرسك

فورونينا إيلينا نيكولاييفنا

المشرف العلمي، دكتوراه. بيول. العلوم، باحث مبتدئ LF IHBFM سوران، RF، نوفوسيبيرسك

ايلينا ماريا فلاديميروفنا

المشرف العلمي، مدرس الأحياء، MAOU OC Gornostay، الاتحاد الروسي، نوفوسيبيرسك

المقال مخصص لدراسة سرعة رد الفعل البشري والجينات المؤثرة عليه. أجريت دراسة على وجود جينات MSTN و ACTN3 ودراسة تأثيرها على سرعة رد فعل الإنسان عند استخدام المحفزات البصرية. بناءً على الدراسة التي تم إجراؤها، تم التوصل إلى أن معدل التفاعل لا يعتمد على الأنماط الجينية لجينات MSTN وACTN3.

1. مقدمة

سرعة رد الفعل هي إحدى الصفات الأساسية لأي كائن حي. في الوقت نفسه، من المهم للغاية أن تكون الاستجابة للعوامل المزعجة الخارجية فورية، حيث لا يمكن أن تكون خطيرة فحسب، بل حتى قاتلة. في البشر، يبلغ متوسط ​​وقت رد الفعل للإشارة المرئية 0.1-0.3 ثانية.

يتم تحديد سرعة رد فعل الشخص من خلال عمل الجهاز العصبي. عندما يتفاعل الشخص مع تهيج قوي للغاية يهدد حياته، على سبيل المثال، عندما يسحب يده من موقد ساخن، يتم تنفيذ رد فعل بسيط لا يشارك فيه الدماغ. من المستقبل، تنتقل الإشارة عبر الألياف العصبية إلى الحبل الشوكي ثم مباشرة إلى العضلات، حيث تمر عبر ثلاث خلايا عصبية فقط - خلية عصبية حسية، وخلايا عصبية داخلية في النخاع الشوكي، وخلايا عصبية حركية. تبلغ سرعة النبض العصبي على طول عمليات الخلايا العصبية هنا عدة عشرات من الأمتار / ثانية. العامل الحاسم هو وقت النقل التشابكي - حوالي 0.1 ثانية. وتجدر الإشارة إلى أننا نقوم أولاً بسحب يدنا ومن ثم نشعر بالألم. ويرجع ذلك إلى أن الإشارة من مستقبلات الألم إلى الدماغ تنتقل عبر ألياف عصبية من نوع مختلف (هناك ثلاثة أنواع من الألياف العصبية تختلف في آلية نقل النبضات) بسرعة أقل تبلغ 0.5-2 متر/ ثانية.

إذا كنا نتحدث عن رد فعل شخص ما على لبنة تطير عليه، فهناك أيضًا رد فعل منعكس: تنقل العين إشارة حول الحركة السريعة ليس فقط إلى أجزاء الدماغ التي تتم معالجتها (ونحن نفهم: "أ" الطوب يطير")، ولكن أيضًا من خلال مسارات أعصاب خاصة - إلى العضلات، مما يوفر رد فعل تجنبًا سريعًا، على سبيل المثال، القفز بعيدًا.

سرعة رد الفعل.

وهكذا فإن تنفيذ الإشارة البصرية لحركة العضلات يتم من خلال المراحل التالية:

1. حدوث الإثارة في المستقبل (البصري، السمعي، اللمسي، إلخ) المشارك في إدراك الإشارة؛

2. نقل الإثارة إلى الجهاز العصبي المركزي.

3. نقل معلومات الإشارة على طول مسارات الأعصاب وتحليلها وتشكيل إشارة الاستجابة.

4. توصيل إشارة الاستجابة من الجهاز العصبي المركزي إلى العضلة.

5. إثارة العضلات.

ما الذي يؤثر على سرعة التفاعل؟

تعتمد سرعة وسرعة الحركات على:

1. حالة الجهاز العصبي المركزي والجهاز العصبي العضلي البشري؛

2. خصائص الأنسجة العضلية (من نسبة الألياف السريعة والبطيئة)؛

3. قوة العضلات.

4. قدرة العضلات على الانتقال بسرعة من حالة التوتر إلى حالة الاسترخاء.

5. احتياطيات الطاقة في العضلات (حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك - ATP وفوسفات الكرياتين - CTP)؛

6. درجة الحركة في المفاصل.

7. تنسيق الحركات أثناء العمل عالي السرعة؛

8. العمر والجنس؛

9. السرعة التي يستقبل بها الدماغ الإشارة من المستقبل وينقلها إلى العضلات

تشير الدراسات الوراثية (طريقة التوأم، مقارنة قدرات السرعة لدى الوالدين والأطفال، والملاحظات طويلة المدى للتغيرات في مؤشرات السرعة لدى نفس الأطفال) إلى أن القدرات الحركية تعتمد بشكل كبير على عوامل التركيب الوراثي. وفقًا للبحث العلمي، فإن سرعة التفاعل البسيط تتراوح ما بين 60 إلى 88٪ تقريبًا عن طريق الوراثة.

هدف:

البحث عن العلامات الجينية لسرعة رد فعل الإنسان للمحفزات البصرية

مهام:

إتقان طرق الاختبار وتقنيات البحث الجيني

اختبار سرعة رد الفعل.

جمع العينات لاستخراج الحمض النووي.

استخراج الحمض النووي

تحديد المتغيرات الجينية متعددة الأشكال.

2. تقدم

2.1 اختبار سرعة التفاعل

قمنا باختبار 56 شخصًا على الموقع الإلكتروني http://www.humanbenchmark.com/tests/reactiontime لتحديد سرعة رد فعلهم تجاه المحفزات البصرية. جوهر البرنامج هو أنه يجب على الشخص الضغط على زر الماوس في اللحظة التي يتغير فيها لون الشاشة. لكل شخص تم اختباره، تم أخذ 5 قياسات وتم تسجيل متوسط ​​وقت رد الفعل. تم إجراء جميع القياسات في الصباح (كان الجميع في ظروف متساوية). ونتيجة لذلك، تم فحص 16 شخصًا من الصف الثامن، و17 شخصًا من الصف التاسع، و23 شخصًا من الصف العاشر.

كان لأكبر عدد من الأشخاص سرعة رد فعل تبلغ حوالي 265 مللي ثانية (الشكل 1).

الشكل 1. سرعة رد فعل المشاركين الذين تم فحصهم. تشير النقاط الزرقاء إلى القيم المتوقعة في ظل التوزيع الطبيعي (ص<0,001)

في الصف الثامن متوسط ​​سرعة رد الفعل هو 338 مللي ثانية، في الصف التاسع - 276 مللي ثانية، في الصف العاشر - 232 مللي ثانية.

الشكل 2. اعتماد سرعة رد الفعل على فئة التدريب

من الشكل 2 نرى أنه مع زيادة الفصل، تزداد سرعة رد الفعل (يتم قضاء وقت أقل في الاستجابة، ويتفاعل الشخص بشكل أسرع). وعند معالجة النتائج إحصائيا وجد أن احتمال أن تكون النتائج عشوائية أقل من 0.1% (ع)<0,001). Следовательно, выявленная нами зависимость увеличения скорости реакции тестируемых людей с возрастанием класса не случайно, а закономерно.

الشكل 3. التقييم الإحصائي لاعتماد سرعة رد الفعل على فئة التدريب

2.2 جمع العينات لاستخراج الحمض النووي.

تم جمع ظهارة الشدق لجميع الطلاب الذين أكملوا اختبار سرعة التفاعل باستخدام مسحات القطن. ثم تم وضعها في أنابيب سعة 1.5 مل تحتوي على 250 ميكرولتر من محلول Lysis A1 وتم تدويرها. تم تسخين الأنابيب لمدة 5 دقائق عند درجة حرارة 65 درجة مئوية وخلطها مرة أخرى باستخدام دوامة حتى تذوب المادة تمامًا. بعد ذلك تمت إزالة القضبان، وأضيف 20 ميكرولتر من المادة الماصة المعلقة بواسطة الدوامة. تم خلط محتويات الأنبوب بواسطة الدوامة وتركها في الحامل لمدة دقيقتين لترسيب المادة الماصة. تم خلط التعليق مرة أخرى وظل لمدة 7-9 دقائق. بعد ذلك، تم ترسيب المادة الماصة في جهاز طرد مركزي صغير لمدة 30 ثانية، وتم جمع المادة الطافية، وأضيف 400 ميكرولتر من محلول الغسيل a2 إلى كل أنبوب، وتم خلطها بواسطة الدوامة حتى تمت إعادة تعليق المادة الماصة تمامًا. ثم تم ترسيبه على Microspin لمدة 30 ثانية وتم جمع المادة الطافية. تم تكرار عملية الغسيل بالمحلول a2 مرة أخرى، وتم اختيار المادة الطافية بعناية. بطريقة مماثلة، تم غسل الرواسب بكحول إيثيلي بنسبة 70% مرة واحدة، وتم اختيار المادة الطافية بعناية، وتم تجفيف الرواسب الماصة مع فتح أغطية أنابيب الاختبار في منظم حرارة عند 56 درجة مئوية. بعد ذلك، تمت إضافة 100 ميكرولتر من محلول الشطف a3، وتم إعادة تعليق المادة الماصة بعناية، ووضعها في منظم حرارة عند 56 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. تم ترسيب المعلق في جهاز طرد مركزي صغير عند 13000 دورة في الدقيقة لمدة دقيقتين. يحتوي طاف على الحمض النووي المنقى، والعينة جاهزة لPCR.

2.3 تحديد المتغيرات الجينية متعددة الأشكال.

تم وضع عينات الحمض النووي 5 ميكرولتر في أنابيب سعة 0.2 مل. تمت إضافة خليط من البادئات إلى الحمض النووي لتحديد بدائل النوكليوتيدات في جينات ACTN وMSTN. بعد ذلك، تمت إضافة بوليميريز Taq-DNA، والنيوكليوتيدات، وعازل البوليميريز إلى الأنابيب، وتم وضع الخليط في دورة لـ PCR. يتكون مبدأ تحديد استبدال النوكليوتيدات من النسخ المتكرر لقسم الحمض النووي الذي يحتوي على استبدال النوكليوتيدات وتفاعل هذا القسم مع المجسات المسمى. أحد المسبارين مكمل لتسلسل النيوكليوتيدات بحرف "طبيعي"، والآخر مكمل لتسلسل "متحول". ونتيجة لذلك، نرى على الرسم البياني توهج أحد المجسات إذا كان لدى الشخص حرف واحد فقط (متماثل الزيجوت) أو كلا المسبارين في حالة متغاير الزيجوت (الشكل 4).

الشكل 4. رسم بياني لتراكم الأسفار حسب التركيب الوراثي ز / أ الجين ام اس تي ان

وهكذا، قمنا بكتابة جميع عينات الحمض النووي التي تم جمعها (الشكل 5).

الشكل 5. الرسوم البيانية لتراكم الإسفار لجميع العينات المدروسة (أ. ACTN ، ب. ام اس تي ان )

لسوء الحظ، لا يمكن كتابة كافة العينات. تظهر نتائج التنميط الجيني في الجدول 1.

الجدول 1.

نتائج البحث للعينات التي تم جمعها

يشفر جين MSTN بروتين الميوستاتين (المعروف أيضًا باسم عامل النمو والتمايز 8)، وهو البروتين الذي يمنع نمو وتمايز الأنسجة العضلية. تظهر الدراسات التي أجريت على الحيوانات أن منع عمل الميوستاتين يؤدي إلى زيادة كبيرة في كتلة العضلات الخالية من الدهون مع عدم وجود أنسجة دهنية تقريبًا. يؤدي استبدال النوكليوتيدات المدروسة G->A إلى الظهور المبكر لكودون التوقف عند الموضع 313 من البروتين وبالتالي تقليل كمية الميوستاتين، مما يؤدي إلى زيادة كتلة العضلات وتحسين أداء السرعة.

يعد جين ACTN3 من سمات الألياف العضلية من النوع 2 (الارتعاش السريع) للعضلات الهيكلية. يحتوي جين ACTN3 على تعدد الأشكال، R577X، والذي يؤدي إلى استبدال الأرجينين (أليل C) في الموضع 577 بكودون التوقف (أليل T). وينتج عن وجود هذه الطفرة عضلات لا تحتوي على بروتين a-actinin-3. ومع ذلك، لا يتم ملاحظة أمراض العضلات لدى هؤلاء الأشخاص، حيث أن الأكتينين-2 يعوض غيابه في الأقراص Z من ألياف العضلات. وفي الوقت نفسه، فإن وجود أليل 577R، الذي يشير إلى وجود بروتين a-actinin-3 في العضلات الهيكلية، يمنح الأفراد ميزة في إظهار الصفات البدنية ذات القوة السريعة.

في دراستنا، لم يتم الكشف عن أي اعتماد ذي دلالة إحصائية لمعدل التفاعل على الأنماط الجينية (الشكل 6) - بالنسبة لجين ACTN، كان مستوى الاتفاق بين النتائج في مجموعات مختلفة 97٪، بالنسبة لـ MSTN - 80٪.

الشكل 6. اعتماد معدل التفاعل على الأنماط الجينية (أ. ACTN ، ب. ام اس تي ان )

قد يكون هذا بسبب حقيقة أن بعض العينات لم يتم تنميطها وراثيا. ومن الممكن أيضًا أن يعتمد تنفيذ سرعة رد فعل الشخص على المحفزات البصرية على جينات أخرى.

3. النتائج

· تم جمع عينات الحمض النووي.

· تم تحديد سرعة رد فعل أفراد الاختبار.

· لقد أظهرنا أن سرعة رد الفعل تزداد (يستغرق وقتًا أقل في الاستجابة) مع زيادة الفصل.

· تم تحديد التراكيب الوراثية لجينات ACTN وMSTN لبعض الأشخاص الذين تم اختبارهم.

· لم يتم العثور على اعتماد ذو دلالة إحصائية لمعدل التفاعل على الأنماط الجينية.

4. الخلاصة

قمنا بدراسة العلامات الجينية لسرعة رد فعل الإنسان للمحفزات البصرية. وقد وجد أن سرعة التفاعل تزداد (يقل زمن رد الفعل) مع زيادة الطبقة ولا تعتمد على الأنماط الجينية لجينات ACTN وMSTN.

خطط مستقبلية

استكمال تحديد الأنماط الجينية لجميع العينات لجينات ACTN وMSTN. إجراء بحث عن العلامات الجينية الأخرى (التي تؤثر على سرعة نقل الإشارات العصبية).

فهرس:

1. سابين إم آر، نيكيتيوك دي بي علم التشريح البشري. في 3 مجلدات. م.1998.ت.3.

2. علم وظائف الأعضاء البشرية / إد. ر. شميدت و ج.تيفز. م: مير، 1996، المجلد الأول.

وقت رد فعل الإنسان

الوقت من بداية الإشارة إلى استجابة الجسم. وهي مقسمة إلى 3 مراحل: وقت مرور النبضات العصبية من المستقبل (انظر المستقبلات) إلى القشرة الدماغية؛ الوقت اللازم لمعالجة النبضات العصبية وتنظيم الاستجابة في الجهاز العصبي المركزي؛ زمن استجابة الجسم. خامسا ص. h يعتمد على طريقة التحفيز، وبعبارة أخرى، على نوع إشارة التحفيز، وكثافة التحفيز، والتدريب، والميل إلى إدراك الإشارة، والعمر والجنس، وتعقيد رد الفعل (بسيط أو انتقائي). خامسا ص. ح- تختلف المحفزات المستقلة المنفصلة بشكل كبير. لرد فعل بسيط، متوسط ​​V. ص. ح - في الحالات الأفضل لا تقل عن 0.15 ثانية(التعرف على الصور البصرية لا يقل عن 0.4 ثانية). خامسا ص. ساعات - واحدة من أهم العوامل في الاختيار المهني؛ لها أهمية حاسمة في تحديد القدرات الفسيولوجية النفسية للشخص لأداء عمل المشغل أو الطيار أو رائد الفضاء أو السائق وما إلى ذلك.

الموسوعة السوفيتية الكبرى. - م: الموسوعة السوفيتية. 1969-1978 .

انظر ما هو "زمن رد الفعل البشري" في القواميس الأخرى:

الوقت من بداية الإشارة إلى استجابة الجسم. v.r.h. أحد أهم العوامل في الاختيار المهني، والذي يحدد القدرات الفسيولوجية النفسية للشخص لأداء العمل بما يتوافق مع متطلبات السلامة. لأمر بسيط... ... قاموس حالات الطوارئ

الفترة الزمنية من بداية تعرض الجسم لأي مهيج حتى استجابة الجسم. يتكون من ثلاث مراحل: وقت مرور النبضات العصبية من المستقبلات إلى القشرة الدماغية. الوقت اللازم للإدراك العصبي... ... موسوعة التكنولوجيا

وقت رد فعل الإنسان- الفاصل الزمني من لحظة وصول الإشارة إلى استجابة الجسم. الخصائص الكمية لـ V.r. يلعب دورا هاما في حل بعض المشاكل المتعلقة بالخبرة الفنية للسيارات؛ بمثابة معيار لتحديد مدى الملاءمة ... ... موسوعة الطب الشرعي

الإنسان هو الفاصل الزمني من لحظة وصول الإشارة إلى استجابة الجسم. يعد وقت رد الفعل أحد المعايير التي يمكن من خلالها الحكم على مدى ملاءمة الشخص لمهن مثل المشغل، والمرسل، والسائق، ورائد الفضاء، و... ... القاموس الموسوعي الكبير

وقت رد الفعل- الفاصل الزمني بين تقديم أي إشارة (بصرية، صوتية، لمسية، إلخ) وبداية استجابة الشخص لهذه الإشارة، تحدده التعليمات. زمن أبسط رد فعل حركي يسجل حقيقة ظهور... موسوعة نفسية عظيمة

الفترة الفاصلة بين تقديم الحافز وبداية الاستجابة، والتي يتم تسجيلها عادة في المجال الحركي. بالنسبة للمحفزات ذات الأساليب المختلفة، يختلف وقت رد الفعل: يتم تحقيق أسرع رد فعل استجابةً لمؤثرات سمعية... ... القاموس النفسي

وقت رد الفعل- 3.1 وقت التفاعل: الفاصل الزمني بين تطبيق مادة الاختبار على موقع التسرب وظهور إشارة خرج كاشف التسرب. المصدر: الوثيقة الأصلية 3.34 وقت الاستجابة: الوقت،... ... كتاب مرجعي للقاموس لمصطلحات التوثيق المعياري والتقني

الإنسان، الفاصل الزمني من لحظة وصول الإشارة إلى استجابة الجسم. وقت رد الفعل هو أحد المعايير التي يمكن من خلالها الحكم على مدى ملاءمة الشخص لمهن مثل المشغل، والمرسل، والسائق، ورائد الفضاء، و... ... القاموس الموسوعي

وقت رد الفعل- الوقت من لحظة تهيج المستقبل إلى بداية رد الفعل المنعكس. * * * الفاصل الزمني من لحظة ظهور أي مثير إلى استجابة الجسم. جزء من هذا الوقت هو الفترة الكامنة (المخفية). ف.ر.... القاموس الموسوعي لعلم النفس والتربية

بالنسبة للإنسان، الوقت من لحظة تلقي الإشارة إلى استجابة الجسم. وهي مقسمة إلى 3 مراحل: وقت مرور النبضات العصبية من المستقبل إلى القشرة الدماغية. الوقت اللازم لمعالجة النبضات العصبية وتنظيم الاستجابة... ... قاموس البوليتكنيك الموسوعي الكبير

كتب

• سيكولوجية الشخص على متن الطائرة، Z. Geratewohl. ويتناول الكتاب مشكلات علم نفس الطيار في ضوء تطور الطيران، وعمليات الإدراك ورد الفعل أثناء الطيران، وكذلك أشكال ردود الفعل والسلوك البشري المتعلقة بالطيران. كتاب…