سرعت واکنش اندازه گیری زمان واکنش نوجوانان و بزرگسالان واکنش انسان چیست؟

بررسی نشانگرهای ژنتیکی در تحقق سرعت پاسخ انسان به محاسبات بینایی

اسمیرنوا آناستازیا

کلاس 10 "M"، MAOU OC Gornostay، RF، Novosibirsk

ورونینا النا نیکولاونا

سرپرست علمی، دکتری. زیستی علوم، پژوهشگر جوان LF IHBFM SORAN، RF، نووسیبیرسک

ایلینا ماریا ولادیمیروا

ناظر علمی، معلم زیست شناسی، MAOU OC Gornostay، فدراسیون روسیه، نووسیبیرسک

این مقاله به مطالعه سرعت واکنش انسان و ژن‌هایی که بر آن تأثیر می‌گذارند اختصاص دارد. مطالعه‌ای بر روی حضور ژن‌های MSTN و ACTN3 انجام شد و تأثیر آنها بر سرعت واکنش انسان هنگام استفاده از محرک‌های بینایی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس مطالعه انجام شده، این نتیجه حاصل شد که سرعت واکنش به ژنوتیپ‌های ژن‌های MSTN و ACTN3 بستگی ندارد.

1. معرفی

سرعت واکنش یکی از ویژگی های اصلی هر موجود زنده است. در عین حال، بسیار مهم است که پاسخ به عوامل تحریک کننده خارجی فوری باشد، زیرا در میان آنها نه تنها خطرناک، بلکه حتی کشنده نیز وجود دارد. در انسان، میانگین زمان واکنش به سیگنال بصری 0.1-0.3 ثانیه است.

سرعت واکنش فرد با عملکرد سیستم عصبی تعیین می شود. هنگامی که یک فرد به یک تحریک بسیار شدید که تهدید کننده زندگی است، واکنش نشان می دهد، به عنوان مثال، زمانی که دست خود را از اجاق داغ خارج می کند، یک رفلکس ساده انجام می شود که در آن مغز درگیر نیست. از گیرنده، سیگنال در امتداد فیبر عصبی به نخاع و سپس مستقیماً به عضله می رود و تنها از سه سلول عصبی - یک نورون حسی، یک نورون داخلی در نخاع و یک نورون حرکتی عبور می کند. سرعت تکانه عصبی در طول فرآیندهای سلول های عصبی در اینجا چند ده متر در ثانیه است. عامل تعیین کننده زمان انتقال سیناپسی است - حدود 0.1 ثانیه. لازم به ذکر است که ابتدا دست خود را عقب می کشیم و سپس احساس درد می کنیم. این به دلیل این واقعیت است که سیگنال از گیرنده های درد به مغز از طریق رشته های عصبی از نوع متفاوت (سه نوع رشته عصبی وجود دارد که در مکانیسم انتقال ضربه متفاوت است) با سرعت کمتر 0.5-2 متر حرکت می کند. ثانیه

اگر ما در مورد واکنش یک فرد به یک آجر که به سمت او پرواز می کند صحبت می کنیم، یک واکنش رفلکس نیز وجود دارد: چشم سیگنالی را در مورد حرکت سریع نه تنها به بخش هایی از مغز که در آن پردازش می شوند، منتقل می کند (و ما می فهمیم: " آجر در حال پرواز است")، بلکه از طریق مسیرهای عصبی خاص - به عضلات، که یک واکنش اجتنابی سریع را فراهم می کند، به عنوان مثال، پریدن دور.

سرعت واکنش

بنابراین، اجرای سیگنال بصری برای حرکت عضلانی از طریق مراحل زیر انجام می شود:

1. وقوع تحریک در گیرنده (بصری، شنوایی، لمسی، و غیره) درگیر در درک سیگنال.

2. انتقال تحریک به سیستم عصبی مرکزی.

3. انتقال اطلاعات سیگنال در طول مسیرهای عصبی، تجزیه و تحلیل آن و تشکیل یک سیگنال پاسخ.

4. انجام یک سیگنال پاسخ از سیستم عصبی مرکزی به عضله.

5. تحریک عضلانی.

چه چیزی بر سرعت واکنش تأثیر می گذارد؟

سرعت و سرعت حرکات به موارد زیر بستگی دارد:

1. وضعیت سیستم عصبی مرکزی و سیستم عصبی عضلانی انسان.

2. ویژگی های بافت عضلانی (از نسبت فیبرهای سریع و کند).

3. قدرت عضلانی;

4. توانایی عضلات برای حرکت سریع از حالت تنش به حالت آرام.

5. ذخایر انرژی در عضله (آدنوزین تری فسفریک اسید - ATP و کراتین فسفات - CTP).

6. درجه تحرک در مفاصل.

7. هماهنگی حرکات در حین کار با سرعت بالا.

8. سن و جنس.

9. سرعتی که مغز سیگنالی را از گیرنده دریافت کرده و به ماهیچه ها منتقل می کند.

مطالعات ژنتیکی (روش دوقلو، مقایسه قابلیت های سرعت والدین و فرزندان، مشاهدات طولانی مدت تغییرات شاخص های سرعت در همان کودکان) نشان می دهد که توانایی های حرکتی به طور قابل توجهی به عوامل ژنوتیپ بستگی دارد. طبق تحقیقات علمی، سرعت یک واکنش ساده تقریباً 60 تا 88 درصد بر اساس وراثت تعیین می شود.

هدف:

جستجو برای نشانگرهای ژنتیکی سرعت واکنش انسان به محرک های بینایی

وظایف:

تسلط بر روش های آزمایش و تکنیک های تحقیقات ژنتیکی

تست سرعت واکنش

جمع آوری نمونه برای استخراج DNA

استخراج DNA

تعیین واریانت های ژن چندشکلی.

2. پیش رفتن

2.1 تست سرعت واکنش.

ما 56 نفر را در وب سایت http://www.humanbenchmark.com/tests/reactiontime آزمایش کردیم تا سرعت واکنش آنها به محرک های بینایی را مشخص کنیم. ماهیت برنامه این است که فرد باید در لحظه تغییر رنگ صفحه، دکمه ماوس را فشار دهد. برای هر فرد مورد آزمایش، 5 اندازه گیری انجام شد و میانگین زمان واکنش ثبت شد. همه اندازه‌گیری‌ها در صبح انجام شد (همه تحت شرایط مساوی بودند). در نتیجه 16 نفر از پایه هشتم، 17 نفر از پایه نهم و 23 نفر از پایه دهم مورد بررسی قرار گرفتند.

بیشترین تعداد افراد دارای سرعت واکنش در حدود 265 میلی ثانیه بودند (شکل 1).

شکل 1. سرعت واکنش شرکت کنندگان مورد بررسی. نقاط آبی مقادیر مورد انتظار در یک توزیع نرمال را نشان می دهد (ص<0,001)

در کلاس هشتم، متوسط ​​سرعت واکنش 338 میلی‌ثانیه، در کلاس نهم - 276 میلی‌ثانیه، در کلاس دهم - 232 میلی‌ثانیه است.

شکل 2. وابستگی سرعت واکنش به کلاس آموزشی

از شکل 2 می بینیم که با افزایش کلاس، سرعت واکنش افزایش می یابد (زمان کمتری برای پاسخ صرف می شود، فرد سریعتر واکنش نشان می دهد). هنگام پردازش آماری نتایج، مشخص شد که احتمال تصادفی بودن نتایج کمتر از 0.1٪ است (p<0,001). Следовательно, выявленная нами зависимость увеличения скорости реакции тестируемых людей с возрастанием класса не случайно, а закономерно.

شکل 3. ارزیابی آماری وابستگی سرعت واکنش به کلاس آموزشی

2.2 جمع آوری نمونه برای استخراج DNA

تمام دانش آموزانی که تست سرعت واکنش را تکمیل کردند، اپیتلیوم باکال آنها با استفاده از سواب پنبه جمع آوری شد. سپس آنها را در لوله های 1.5 میلی لیتری حاوی 250 میکرولیتر محلول Lysis A1 قرار داده و گردابی کردند. لوله ها به مدت 5 دقیقه در دمای 65 درجه سانتیگراد حرارت داده شدند و مجدداً با استفاده از گرداب مخلوط شدند تا مواد کاملاً حل شوند. سپس میله ها برداشته شد و 20 میکرولیتر جاذب معلق مجدد توسط گرداب اضافه شد. محتویات لوله با گرداب مخلوط شده و به مدت 2 دقیقه در قفسه گذاشته شد تا جاذب ته نشین شود. سوسپانسیون دوباره مخلوط شد و به مدت 7-9 دقیقه باقی ماند. سپس جاذب به مدت 30 ثانیه در میکروسانتریفیوژ رسوب داده شد، مایع رویی جمع آوری شد، 400 میکرولیتر محلول شستشو a2 به هر لوله اضافه شد و با گرداب مخلوط شد تا جاذب کاملاً معلق شود. سپس به مدت 30 ثانیه روی میکرو اسپین رسوب داده شد و مایع رویی جمع آوری شد. روش شستشو با محلول a2 دوباره تکرار شد و مایع رویی با دقت انتخاب شد. به همین ترتیب، رسوب یک بار با اتیل الکل 70 درصد شسته شد، مایع رویی به دقت انتخاب شد و رسوب جاذب با درب لوله های آزمایش باز در ترموستات در دمای 56 درجه سانتی گراد خشک شد. سپس، 100 میکرولیتر از بافر شستشو a3 اضافه شد، جاذب به دقت معلق شد و به مدت 10 دقیقه در ترموستات در دمای 56 درجه سانتیگراد قرار گرفت. سوسپانسیون در یک میکروسانتریفیوژ با دور 13000 به مدت 2 دقیقه ته نشین شد. مایع رویی حاوی DNA خالص شده است، نمونه برای PCR آماده است.

2.3 تعیین واریانت های ژن چندشکلی.

نمونه های DNA 5 میکرولیتری در لوله های 0.2 میلی لیتری قرار داده شد. مخلوطی از آغازگرها به DNA برای تعیین جایگزینی نوکلئوتید در ژن‌های ACTN و MSTN اضافه شد. سپس، Taq-DNA پلیمراز، نوکلئوتیدها و بافر پلیمراز به لوله ها اضافه شد و مخلوط در یک سیکلر برای PCR قرار گرفت. اصل تعیین یک جایگزینی نوکلئوتیدی شامل کپی مکرر یک بخش DNA حاوی جایگزینی نوکلئوتید و برهمکنش این بخش با پروب های نشاندار شده است. یکی از کاوشگرها مکمل یک توالی نوکلئوتیدی با حرف "نرمال" است و دیگری مکمل یک "جهش یافته" است. در نتیجه، در نمودار، درخشش یکی از کاوشگرها را می بینیم اگر فردی فقط یک حرف (هموزیگوت) یا هر دو کاوشگر در مورد هتروزیگوت داشته باشد (شکل 4).

شکل 4. نمودار تجمع فلورسانس بر اساس ژنوتیپ جی / آ ژن MSTN

بنابراین، ما تمام نمونه های DNA جمع آوری شده را تایپ کردیم (شکل 5).

شکل 5. نمودارهای تجمع فلورسانس برای همه نمونه های مورد مطالعه (الف. ACTN ، ب. MSTN )

متأسفانه همه نمونه ها را نمی توان تایپ کرد. نتایج ژنوتیپ در جدول 1 نشان داده شده است.

میز 1.

نتایج تحقیق برای نمونه های جمع آوری شده

ژن MSTN پروتئین میوستاتین (همچنین به عنوان فاکتور رشد و تمایز 8 شناخته می شود) را کد می کند، پروتئینی که رشد و تمایز بافت عضلانی را مهار می کند. مطالعات حیوانی نشان می دهد که مسدود کردن عمل میوستاتین منجر به افزایش قابل توجهی در توده عضلانی بدون چربی بدون بافت چربی می شود. جایگزینی نوکلئوتید مورد مطالعه G->A منجر به ظهور زودرس کدون توقف در موقعیت 313 پروتئین می شود و در نتیجه میزان میوستاتین را کاهش می دهد که منجر به افزایش توده عضلانی و بهبود عملکرد سرعت می شود.

ژن ACTN3 مشخصه فیبرهای عضلانی نوع 2 (تند انقباض) عضلات اسکلتی است. ژن ACTN3 حاوی یک پلی مورفیسم R577X است که منجر به جایگزینی آرژنین (آلل C) در موقعیت 577 با کدون توقف (الل T) می شود. وجود این جهش منجر به عضلاتی می شود که حاوی پروتئین a-actinin-3 نیستند. با این حال، آسیب شناسی عضلانی در چنین افرادی مشاهده نمی شود، زیرا a-actinin-2 عدم وجود آن را در دیسک های Z فیبرهای عضلانی جبران می کند. در عین حال، وجود آلل 577R که نشان‌دهنده وجود پروتئین a-actinin-3 در عضلات اسکلتی است، به افراد در تجلی کیفیت‌های فیزیکی سرعت-قدرت مزیتی می‌دهد.

در مطالعه ما، هیچ وابستگی آماری معنی‌داری از سرعت واکنش به ژنوتیپ‌ها نشان داده نشد (شکل 6) - برای ژن ACTN، سطح توافق بین نتایج در گروه‌های مختلف 97٪، برای MSTN - 80٪ بود.

شکل 6. وابستگی سرعت واکنش به ژنوتیپ ها (الف. ACTN ، ب. MSTN )

این ممکن است به این دلیل باشد که برخی از نمونه ها ژنوتیپ نشده بودند. همچنین ممکن است اجرای سرعت واکنش فرد به محرک های بینایی به ژن های دیگر بستگی داشته باشد.

3. نتایج

· نمونه های DNA جمع آوری شد.

· سرعت واکنش افراد مورد آزمایش مشخص شد.

· ما نشان دادیم که سرعت واکنش با افزایش کلاس افزایش می یابد (زمان کمتری برای پاسخ دادن صرف می شود).

· ژنوتیپ های ژن های ACTN و MSTN برای برخی از افراد مورد آزمایش تعیین شد.

· هیچ وابستگی آماری معنی داری از سرعت واکنش به ژنوتیپ ها یافت نشد.

4. نتیجه گیری

ما نشانگرهای ژنتیکی سرعت واکنش انسان به محرک‌های بینایی را مطالعه کردیم. مشخص شد که سرعت واکنش با افزایش کلاس افزایش می‌یابد (زمان واکنش کاهش می‌یابد) و به ژنوتیپ‌های ژن‌های ACTN و MSTN بستگی ندارد.

برنامه های آینده

تعیین ژنوتیپ‌ها را برای همه نمونه‌ها برای ژن‌های ACTN و MSTN کامل کنید. انجام تحقیقات بر روی سایر نشانگرهای ژنتیکی (متاثیر بر سرعت انتقال سیگنال عصبی).

کتابشناسی - فهرست کتب:

1.Sapin M.R., Nikityuk D.B. آناتومی انسان. در 3 جلد. M. 1998. T. 3.

2. فیزیولوژی انسان / ویرایش. R. Schmidt و G. Tevs. م.: میر، 1375، ج1.

تعیین سرعت واکنش

آیا کسی هست که عبارت "سرعت پاسخ" را نشنیده باشد؟ چند بار در آخرین لحظه لیوان ها و بشقاب ها را «ذخیره» کرده ایم؟ او چند بار نتیجه مسابقات، مسابقات امدادی و مسابقات را مشخص کرده است؟ اتفاقات غیرمنتظره ای ممکن است برای هر فردی رخ دهد، چه در خانه و چه در خیابان، در هر لحظه و سپس
سلامت او مستقیماً به سرعت واکنش او بستگی دارد. اما نه تنها برای زندگی عادی لازم است. این یک کیفیت حرفه ای برای فضانوردان، خلبانان، ملوانان، پرسنل نظامی، ورزشکاران، رانندگان و اپراتورها است. صدها حرفه، هزاران موقعیت، هر روز.

احتمالاً بسیاری از مردم می خواهند سرعت واکنش خود را بدانند یا به این سؤال پاسخ دهند: "آیا می توانم به شوماخر برسم؟" آیا می توانم خلبان شوم یا فقط سرعت واکنش خود را کمی افزایش می دهم؟
برای این کار چه باید کرد؟

ابتدا باید آن را اندازه گیری کنید. حدس زدن اینکه سرعت یا سرعت یک واکنش با زمان، به طور دقیق تر، با زمان یک واکنش انعکاسی شرطی ساده اندازه گیری می شود، دشوار نیست. .

با استفاده از ابزارهای پیچیده اندازه گیری می شود - کرونورفلکسومتر،

و خیلی ساده و در دسترس یعنی مثلا خط کش مدرسه. به هر حال، دقت کمتری ندارد.
به یاد داشته باشید ... همه چیز مبتکرانه ساده است.

اندازه گیری یک پاسخ رفلکس شرطی ساده

یک واکنش رفلکس شرطی ساده به عنوان یک حرکت ساده در پاسخ به یک سیگنال ساده انجام می شود. رابطه سیگنال-حرکت با دستوراتی که توسط دستیار آزمایشگاه گفته می شود تنظیم می شود.

دستورالعمل ها
"به شما یک تست اندازه گیری زمان واکنش با استفاده از خط کش مدرسه پیشنهاد می شود. نیاز به گرفتن او
در سقوط آزاد

اندازه گیری در حالت ایستاده انجام می شود. دست پیشرو خود را (دست راست برای راست دست ها) در سطح سینه نگه دارید. بزرگ
و انگشت اشاره باید تا حد امکان نزدیک شود، اما سطح خط کش را لمس نکنید. علامت صفر باید در سطح لبه بالایی انگشت اشاره قرار گیرد. به محض اینکه دیدید خط کش در حال سقوط است، باید آن را بگیرید. دستور اضافی صادر نخواهد شد.
اندازه گیری 3 بار انجام می شود. آماده؟ مراقب باش."

روش
اندازه گیری توسط دو نفر انجام می شود. قرائت ها در مرز بالایی انگشت اشاره گرفته می شود.

تفسیر نتایج اندازه گیری
پس از اندازه گیری، میانگین حسابی سه اندازه گیری محاسبه شده و با هنجارها مقایسه می شود.

هنجارها

فایل ویدئویی “اندازه گیری زمان واکنش”

و اکنون اطلاعاتی برای کسانی که هنوز می خواهند پاسخ سوالات خود را دریافت کنند.

چگونه سانتی متر را به میلی ثانیه تبدیل کنیم؟

محدودیت سرعت واکنش انسان چیست؟

سرعت واکنش فرد با عملکرد سیستم عصبی تعیین می شود. هنگامی که یک فرد به تحریک بسیار شدید که تهدید کننده زندگی است واکنش نشان می دهد، به عنوان مثال، زمانی که دست خود را از یک جسم داغ خارج می کند -
یک رفلکس ساده وارد بازی می شود که مغز در آن شرکت نمی کند. سیگنال از گیرنده
در امتداد رشته عصبی به نخاع و سپس مستقیماً به عضله می رود و تنها از سه سلول عصبی - یک نورون حسی، یک نورون داخلی در نخاع و یک نورون حرکتی عبور می کند. سرعت تکانه عصبی در طول فرآیندهای سلول های عصبی در اینجا چند ده متر در ثانیه است. عامل تعیین کننده زمان انتقال سیناپسی است - حدود 0.1 ثانیه.

ابتدا فرد دست خود را عقب می کشد و سپس احساس درد می کند. این به دلیل این واقعیت است که از گیرنده های درد در
سیگنال مغز در امتداد نوع دیگری از فیبر عصبی با سرعت کمتری حرکت می کند.

اگر ما در مورد واکنش یک فرد به سنگی صحبت می کنیم که به سمت او پرواز می کند، یک واکنش رفلکس نیز وجود دارد: چشم سیگنالی در مورد حرکت سریع نه تنها به قسمت هایی از مغز که در آن پردازش می شوند (و ما می فهمیم: " سنگ در حال پرواز است»)، بلکه از طریق مسیرهای عصبی خاص - به عضلات، که یک واکنش اجتنابی سریع را فراهم می کند - حرکت به طرف، پریدن و غیره.

اگر در مورد واکنش هنگام بازی تنیس صحبت می کنیم، پس بهبود تدریجی واکنش با تشکیل رفلکس های کلیشه ای همراه است که به شما امکان می دهد بدون مشارکت قشر مغز (بدون فکر) واکنش نشان دهید و از همه مهمتر چنین واکنش هایی بدون بازخورد انجام می شوند، یعنی هیچ تنظیم دائمی حرکت وجود ندارد. و هنگامی که ما تازه یاد می گیریم یک حرکت جدید انجام دهیم، یک تعامل پیچیده رخ می دهد: سیگنالی در مورد عمل به عضله ارسال می شود، سیگنالی در مورد نتیجه عمل از آن بازگردانده می شود.
و تعدیل در حال انجام است، یعنی. عضله تحت کنترل دائمی حرکت می کند که زمان زیادی می برد.
تمام این فرآیندها شامل نواحی مختلف مخچه و برخی دیگر از ساختارهای مغز می شود.

چگونه سرعت واکنش خود را افزایش دهیم

سرعت واکنش انسان را می توان افزایش داد. شما می توانید یاد بگیرید که به محرک هایی که قبل از یک عمل هستند پاسخ دهید. به عنوان مثال، نه برای ضربه بوکسور، بلکه برای آماده شدن برای آن - بالاخره قبل از این
ضربه زدن به دشمن قطعاً به هدف نگاه می کند، موقعیت خود را تغییر می دهد، ماهیچه هایش را منقبض می کند، نفس می کشد... زمان کافی است. شما فقط باید یک رفلکس شرطی ایجاد کنید، یک محرک جدید در ناخودآگاه بکارید
و پاسخ به آن

این تمرین می تواند در این مورد به شما کمک کند:

بازی ترقه.
شریک اول می ایستد و کف دست باز خود را طوری قرار می دهد که ضربه زدن به آن برای دومی راحت باشد. به عنوان مثال، او به پهلو به سمت نفر دوم می ایستد و کف دست باز خود را در مقابل خود می گیرد. شریک دوم ضربه می زند
کف دست اول در زمان های دلخواه. وظیفه اولی برداشتن کف دست است، وظیفه دومی ضربه زدن است. شما می توانید امتیاز را حفظ کنید. سپس شرکا تغییر می کنند. اصل ذاتی این بازی را می توان به سایر اقدامات فنی مانند بریدن و پرهیز از ضربه زدن در سطح پایین تر منتقل کرد.

مشخص است که واکنش ناخودآگاه مربوط به نیمکره راست مغز بسیار سریعتر از واکنش آگاهانه مرتبط با نیمکره چپ است. منطقی است که فرض کنیم در ناخودآگاه است که
پاسخ به یک محرک خاص ممکن است از پیش تعیین شده باشد. و این از طریق تکرار مکرر حرکات در طول تمرین به دست می آید. در مجموع، شما باید حدود 5-10 هزار تکرار را به ثمر برسانید، و انجام بیش از 300 تکرار در یک زمان منطقی نیست. 300 عدد به اندازه کافی بزرگ است، اساساً جواب می دهد
نه بیشتر از 200 حرکت در هر تمرین، سپس معلوم می شود که جذب ناخودآگاه یک الگوی حرکتی به طور ایده آل به حدود دو ماه نیاز دارد. واکنش های حرکتی باید در سطح رفلکس های شرطی انجام شود و برای این، همانطور که می بینید، آموزش جدی لازم است.

دوستان 2 تا خبر بد و خوب هست:

بد: سرعت واکنش شما از نظر فیزیولوژیکی قابل تغییر نیست؛ این یک امر ذاتی است.

خوب: اما شرایط روانی برای ظهور یک واکنش می تواند متفاوت باشد - و من به شما خواهم گفت که چگونه.

ما در مورد اهمیت سرعت واکنش برای یک ردیاب نخواهیم نوشت - واضح است.

سرعت واکنش زمان از شروع سیگنال تا پاسخ بدن است.

روانشناس روسی لانگ در آزمایشگاه وونت وجود دو نوع واکنش متفاوت را کشف کرد که آنها را حرکتی و حسی نامید.

پاسخ حسی زمان از شروع سیگنال تا درک آن (آگاهی) است، یعنی. توجه سوژه معطوف به انتظار برای یک سیگنال است.

موتور - زمان از شروع سیگنال تا انجام حرکت پاسخ، یعنی. توجه به اقدام آینده معطوف است.

به طور شگفت انگیزی، واکنش حرکتی تقریبا 2 برابر سریعتر از واکنش حسی است.

این با این واقعیت توضیح داده می شود که واکنش حرکتی یک واکنش کاملاً ذهنی نیست، بلکه فقط یک رفلکس مغز است، زیرا این عمل قبلاً در "برنامه" گنجانده شده است و برخلاف حسی، هیچ فرآیند ادراک و تصمیم گیری ارادی وجود ندارد. در آن، فقط یک رفلکس. این نیز به این دلیل اتفاق می‌افتد که نخاع و بصل النخاع مسئول پاسخ حرکتی هستند - «کامپیوتر ساده‌تر اما سریع‌تر» در مقایسه با سایر بخش‌های مغز.

زمان واکنش فرد به روش محرک بستگی دارد - نوع سیگنال محرک، شدت محرک، تمرین، خلق و خوی برای درک سیگنال، سن و جنسیت، و پیچیدگی واکنش.

به عنوان مثال، اطلاعات بصری سریعتر درک می شود. یک فرد عادی از نظر بصری 3-5 هزار کاراکتر در دقیقه را درک می کند. با آموزش، سرعت درک اطلاعات افزایش می یابد. کتاب رکوردهای گینس خواندن متن را با سرعت 150 هزار کاراکتر در دقیقه ثبت کرده است. اطلاعات شنیداری کندتر درک می شود. حداکثر سرعت درک بین 300 تا 1000 کاراکتر در دقیقه است. بوها دیرتر قابل درک هستند. فرد یک بو را از چند ثانیه تا ده دقیقه درک می کند.

پس خوب است که وقتی زمین می خوریم، روی خوانش حساسیت لمسی، بینایی و دهلیزی تمرکز کنیم، نه روی ظاهر (احتمالی) بوی خاص سولفید هیدروژن.جی.

برای بررسی بیشتر، ما 3 موقعیت مختلف را شرح می دهیم:

1) هنگامی که شخص دست خود را از یک جسم داغ بیرون می کشد، یک رفلکس ساده وارد عمل می شود که مغز در آن شرکت نمی کند. از گیرنده، سیگنال در امتداد رشته عصبی به نخاع و سپس مستقیماً به عضله می رود و تنها از سه سلول عصبی (بله، فقط 3) عبور می کند: یک نورون حسی، یک نورون داخلی در نخاع و یک نورون حرکتی. سرعت تکانه عصبی در طول فرآیندهای سلول های عصبی در اینجا چند ده متر در ثانیه است. عامل تعیین کننده زمان انتقال سیناپسی است - حدود 0.1 ثانیه. ابتدا فرد دست خود را عقب می کشد و سپس احساس درد می کند.

2) اگر ما در مورد واکنش یک فرد به سنگی صحبت می کنیم که به سمت او پرواز می کند، یک واکنش رفلکس نیز وجود دارد: چشم سیگنالی در مورد حرکت سریع نه تنها به قسمت هایی از مغز که در آن پردازش می شوند (و ما می فهمیم: " سنگ در حال پرواز است»)، بلکه از طریق مسیرهای عصبی خاص - به عضلات، که یک واکنش اجتنابی سریع را فراهم می کند - حرکت به طرف، پریدن و غیره.

3) اگر در مورد واکنش هنگام بازی تنیس صحبت می کنیم، پس بهبود تدریجی در واکنش با تشکیل رفلکس های کلیشه ای همراه است که به شما امکان می دهد بدون مشارکت قشر مغز (بدون تفکر) واکنش نشان دهید. و هنگامی که ما تازه در حال یادگیری انجام یک حرکت جدید هستیم، یک تعامل پیچیده رخ می دهد: یک سیگنال در مورد عمل به عضله ارسال می شود، یک سیگنال در مورد نتیجه عمل از آن باز می گردد، و یک تنظیم اتفاق می افتد. تمام این فرآیندها شامل نواحی مختلف مخچه و برخی دیگر از ساختارهای مغز می شود.

بررسی نشانگرهای ژنتیکی در تحقق سرعت پاسخ انسان به محاسبات بینایی

اسمیرنوا آناستازیا

کلاس 10 "M"، MAOU OC Gornostay، RF، Novosibirsk

ورونینا النا نیکولاونا

سرپرست علمی، دکتری. زیستی علوم، پژوهشگر جوان LF IHBFM SORAN، RF، نووسیبیرسک

ایلینا ماریا ولادیمیروا

ناظر علمی، معلم زیست شناسی، MAOU OC Gornostay، فدراسیون روسیه، نووسیبیرسک

این مقاله به مطالعه سرعت واکنش انسان و ژن‌هایی که بر آن تأثیر می‌گذارند اختصاص دارد. مطالعه‌ای بر روی حضور ژن‌های MSTN و ACTN3 انجام شد و تأثیر آنها بر سرعت واکنش انسان هنگام استفاده از محرک‌های بینایی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس مطالعه انجام شده، این نتیجه حاصل شد که سرعت واکنش به ژنوتیپ‌های ژن‌های MSTN و ACTN3 بستگی ندارد.

1. معرفی

سرعت واکنش یکی از ویژگی های اصلی هر موجود زنده است. در عین حال، بسیار مهم است که پاسخ به عوامل تحریک کننده خارجی فوری باشد، زیرا در میان آنها نه تنها خطرناک، بلکه حتی کشنده نیز وجود دارد. در انسان، میانگین زمان واکنش به سیگنال بصری 0.1-0.3 ثانیه است.

سرعت واکنش فرد با عملکرد سیستم عصبی تعیین می شود. هنگامی که یک فرد به یک تحریک بسیار شدید که تهدید کننده زندگی است، واکنش نشان می دهد، به عنوان مثال، زمانی که دست خود را از اجاق داغ خارج می کند، یک رفلکس ساده انجام می شود که در آن مغز درگیر نیست. از گیرنده، سیگنال در امتداد فیبر عصبی به نخاع و سپس مستقیماً به عضله می رود و تنها از سه سلول عصبی - یک نورون حسی، یک نورون داخلی در نخاع و یک نورون حرکتی عبور می کند. سرعت تکانه عصبی در طول فرآیندهای سلول های عصبی در اینجا چند ده متر در ثانیه است. عامل تعیین کننده زمان انتقال سیناپسی است - حدود 0.1 ثانیه. لازم به ذکر است که ابتدا دست خود را عقب می کشیم و سپس احساس درد می کنیم. این به دلیل این واقعیت است که سیگنال از گیرنده های درد به مغز از طریق رشته های عصبی از نوع متفاوت (سه نوع رشته عصبی وجود دارد که در مکانیسم انتقال ضربه متفاوت است) با سرعت کمتر 0.5-2 متر حرکت می کند. ثانیه

اگر ما در مورد واکنش یک فرد به یک آجر که به سمت او پرواز می کند صحبت می کنیم، یک واکنش رفلکس نیز وجود دارد: چشم سیگنالی را در مورد حرکت سریع نه تنها به بخش هایی از مغز که در آن پردازش می شوند، منتقل می کند (و ما می فهمیم: " آجر در حال پرواز است")، بلکه از طریق مسیرهای عصبی خاص - به عضلات، که یک واکنش اجتنابی سریع را فراهم می کند، به عنوان مثال، پریدن دور.

سرعت واکنش

بنابراین، اجرای سیگنال بصری برای حرکت عضلانی از طریق مراحل زیر انجام می شود:

1. وقوع تحریک در گیرنده (بصری، شنوایی، لمسی، و غیره) درگیر در درک سیگنال.

2. انتقال تحریک به سیستم عصبی مرکزی.

3. انتقال اطلاعات سیگنال در طول مسیرهای عصبی، تجزیه و تحلیل آن و تشکیل یک سیگنال پاسخ.

4. انجام یک سیگنال پاسخ از سیستم عصبی مرکزی به عضله.

5. تحریک عضلانی.

چه چیزی بر سرعت واکنش تأثیر می گذارد؟

سرعت و سرعت حرکات به موارد زیر بستگی دارد:

1. وضعیت سیستم عصبی مرکزی و سیستم عصبی عضلانی انسان.

2. ویژگی های بافت عضلانی (از نسبت فیبرهای سریع و کند).

3. قدرت عضلانی;

4. توانایی عضلات برای حرکت سریع از حالت تنش به حالت آرام.

5. ذخایر انرژی در عضله (آدنوزین تری فسفریک اسید - ATP و کراتین فسفات - CTP).

6. درجه تحرک در مفاصل.

7. هماهنگی حرکات در حین کار با سرعت بالا.

8. سن و جنس.

9. سرعتی که مغز سیگنالی را از گیرنده دریافت کرده و به ماهیچه ها منتقل می کند.

مطالعات ژنتیکی (روش دوقلو، مقایسه قابلیت های سرعت والدین و فرزندان، مشاهدات طولانی مدت تغییرات شاخص های سرعت در همان کودکان) نشان می دهد که توانایی های حرکتی به طور قابل توجهی به عوامل ژنوتیپ بستگی دارد. طبق تحقیقات علمی، سرعت یک واکنش ساده تقریباً 60 تا 88 درصد بر اساس وراثت تعیین می شود.

هدف:

جستجو برای نشانگرهای ژنتیکی سرعت واکنش انسان به محرک های بینایی

وظایف:

تسلط بر روش های آزمایش و تکنیک های تحقیقات ژنتیکی

تست سرعت واکنش

جمع آوری نمونه برای استخراج DNA

استخراج DNA

تعیین واریانت های ژن چندشکلی.

2. پیش رفتن

2.1 تست سرعت واکنش.

ما 56 نفر را در وب سایت http://www.humanbenchmark.com/tests/reactiontime آزمایش کردیم تا سرعت واکنش آنها به محرک های بینایی را مشخص کنیم. ماهیت برنامه این است که فرد باید در لحظه تغییر رنگ صفحه، دکمه ماوس را فشار دهد. برای هر فرد مورد آزمایش، 5 اندازه گیری انجام شد و میانگین زمان واکنش ثبت شد. همه اندازه‌گیری‌ها در صبح انجام شد (همه تحت شرایط مساوی بودند). در نتیجه 16 نفر از پایه هشتم، 17 نفر از پایه نهم و 23 نفر از پایه دهم مورد بررسی قرار گرفتند.

بیشترین تعداد افراد دارای سرعت واکنش در حدود 265 میلی ثانیه بودند (شکل 1).

شکل 1. سرعت واکنش شرکت کنندگان مورد بررسی. نقاط آبی مقادیر مورد انتظار در یک توزیع نرمال را نشان می دهد (ص<0,001)

در کلاس هشتم، متوسط ​​سرعت واکنش 338 میلی‌ثانیه، در کلاس نهم - 276 میلی‌ثانیه، در کلاس دهم - 232 میلی‌ثانیه است.

شکل 2. وابستگی سرعت واکنش به کلاس آموزشی

از شکل 2 می بینیم که با افزایش کلاس، سرعت واکنش افزایش می یابد (زمان کمتری برای پاسخ صرف می شود، فرد سریعتر واکنش نشان می دهد). هنگام پردازش آماری نتایج، مشخص شد که احتمال تصادفی بودن نتایج کمتر از 0.1٪ است (p<0,001). Следовательно, выявленная нами зависимость увеличения скорости реакции тестируемых людей с возрастанием класса не случайно, а закономерно.

شکل 3. ارزیابی آماری وابستگی سرعت واکنش به کلاس آموزشی

2.2 جمع آوری نمونه برای استخراج DNA

تمام دانش آموزانی که تست سرعت واکنش را تکمیل کردند، اپیتلیوم باکال آنها با استفاده از سواب پنبه جمع آوری شد. سپس آنها را در لوله های 1.5 میلی لیتری حاوی 250 میکرولیتر محلول Lysis A1 قرار داده و گردابی کردند. لوله ها به مدت 5 دقیقه در دمای 65 درجه سانتیگراد حرارت داده شدند و مجدداً با استفاده از گرداب مخلوط شدند تا مواد کاملاً حل شوند. سپس میله ها برداشته شد و 20 میکرولیتر جاذب معلق مجدد توسط گرداب اضافه شد. محتویات لوله با گرداب مخلوط شده و به مدت 2 دقیقه در قفسه گذاشته شد تا جاذب ته نشین شود. سوسپانسیون دوباره مخلوط شد و به مدت 7-9 دقیقه باقی ماند. سپس جاذب به مدت 30 ثانیه در میکروسانتریفیوژ رسوب داده شد، مایع رویی جمع آوری شد، 400 میکرولیتر محلول شستشو a2 به هر لوله اضافه شد و با گرداب مخلوط شد تا جاذب کاملاً معلق شود. سپس به مدت 30 ثانیه روی میکرو اسپین رسوب داده شد و مایع رویی جمع آوری شد. روش شستشو با محلول a2 دوباره تکرار شد و مایع رویی با دقت انتخاب شد. به همین ترتیب، رسوب یک بار با اتیل الکل 70 درصد شسته شد، مایع رویی به دقت انتخاب شد و رسوب جاذب با درب لوله های آزمایش باز در ترموستات در دمای 56 درجه سانتی گراد خشک شد. سپس، 100 میکرولیتر از بافر شستشو a3 اضافه شد، جاذب به دقت معلق شد و به مدت 10 دقیقه در ترموستات در دمای 56 درجه سانتیگراد قرار گرفت. سوسپانسیون در یک میکروسانتریفیوژ با دور 13000 به مدت 2 دقیقه ته نشین شد. مایع رویی حاوی DNA خالص شده است، نمونه برای PCR آماده است.

2.3 تعیین واریانت های ژن چندشکلی.

نمونه های DNA 5 میکرولیتری در لوله های 0.2 میلی لیتری قرار داده شد. مخلوطی از آغازگرها به DNA برای تعیین جایگزینی نوکلئوتید در ژن‌های ACTN و MSTN اضافه شد. سپس، Taq-DNA پلیمراز، نوکلئوتیدها و بافر پلیمراز به لوله ها اضافه شد و مخلوط در یک سیکلر برای PCR قرار گرفت. اصل تعیین یک جایگزینی نوکلئوتیدی شامل کپی مکرر یک بخش DNA حاوی جایگزینی نوکلئوتید و برهمکنش این بخش با پروب های نشاندار شده است. یکی از کاوشگرها مکمل یک توالی نوکلئوتیدی با حرف "نرمال" است و دیگری مکمل یک "جهش یافته" است. در نتیجه، در نمودار، درخشش یکی از کاوشگرها را می بینیم اگر فردی فقط یک حرف (هموزیگوت) یا هر دو کاوشگر در مورد هتروزیگوت داشته باشد (شکل 4).

شکل 4. نمودار تجمع فلورسانس بر اساس ژنوتیپ جی / آ ژن MSTN

بنابراین، ما تمام نمونه های DNA جمع آوری شده را تایپ کردیم (شکل 5).

شکل 5. نمودارهای تجمع فلورسانس برای همه نمونه های مورد مطالعه (الف. ACTN ، ب. MSTN )

متأسفانه همه نمونه ها را نمی توان تایپ کرد. نتایج ژنوتیپ در جدول 1 نشان داده شده است.

میز 1.

نتایج تحقیق برای نمونه های جمع آوری شده

ژن MSTN پروتئین میوستاتین (همچنین به عنوان فاکتور رشد و تمایز 8 شناخته می شود) را کد می کند، پروتئینی که رشد و تمایز بافت عضلانی را مهار می کند. مطالعات حیوانی نشان می دهد که مسدود کردن عمل میوستاتین منجر به افزایش قابل توجهی در توده عضلانی بدون چربی بدون بافت چربی می شود. جایگزینی نوکلئوتید مورد مطالعه G->A منجر به ظهور زودرس کدون توقف در موقعیت 313 پروتئین می شود و در نتیجه میزان میوستاتین را کاهش می دهد که منجر به افزایش توده عضلانی و بهبود عملکرد سرعت می شود.

ژن ACTN3 مشخصه فیبرهای عضلانی نوع 2 (تند انقباض) عضلات اسکلتی است. ژن ACTN3 حاوی یک پلی مورفیسم R577X است که منجر به جایگزینی آرژنین (آلل C) در موقعیت 577 با کدون توقف (الل T) می شود. وجود این جهش منجر به عضلاتی می شود که حاوی پروتئین a-actinin-3 نیستند. با این حال، آسیب شناسی عضلانی در چنین افرادی مشاهده نمی شود، زیرا a-actinin-2 عدم وجود آن را در دیسک های Z فیبرهای عضلانی جبران می کند. در عین حال، وجود آلل 577R که نشان‌دهنده وجود پروتئین a-actinin-3 در عضلات اسکلتی است، به افراد در تجلی کیفیت‌های فیزیکی سرعت-قدرت مزیتی می‌دهد.

در مطالعه ما، هیچ وابستگی آماری معنی‌داری از سرعت واکنش به ژنوتیپ‌ها نشان داده نشد (شکل 6) - برای ژن ACTN، سطح توافق بین نتایج در گروه‌های مختلف 97٪، برای MSTN - 80٪ بود.

شکل 6. وابستگی سرعت واکنش به ژنوتیپ ها (الف. ACTN ، ب. MSTN )

این ممکن است به این دلیل باشد که برخی از نمونه ها ژنوتیپ نشده بودند. همچنین ممکن است اجرای سرعت واکنش فرد به محرک های بینایی به ژن های دیگر بستگی داشته باشد.

3. نتایج

· نمونه های DNA جمع آوری شد.

· سرعت واکنش افراد مورد آزمایش مشخص شد.

· ما نشان دادیم که سرعت واکنش با افزایش کلاس افزایش می یابد (زمان کمتری برای پاسخ دادن صرف می شود).

· ژنوتیپ های ژن های ACTN و MSTN برای برخی از افراد مورد آزمایش تعیین شد.

· هیچ وابستگی آماری معنی داری از سرعت واکنش به ژنوتیپ ها یافت نشد.

4. نتیجه گیری

ما نشانگرهای ژنتیکی سرعت واکنش انسان به محرک‌های بینایی را مطالعه کردیم. مشخص شد که سرعت واکنش با افزایش کلاس افزایش می‌یابد (زمان واکنش کاهش می‌یابد) و به ژنوتیپ‌های ژن‌های ACTN و MSTN بستگی ندارد.

برنامه های آینده

تعیین ژنوتیپ‌ها را برای همه نمونه‌ها برای ژن‌های ACTN و MSTN کامل کنید. انجام تحقیقات بر روی سایر نشانگرهای ژنتیکی (متاثیر بر سرعت انتقال سیگنال عصبی).

کتابشناسی - فهرست کتب:

1.Sapin M.R., Nikityuk D.B. آناتومی انسان. در 3 جلد. M. 1998. T. 3.

2. فیزیولوژی انسان / ویرایش. R. Schmidt و G. Tevs. م.: میر، 1375، ج1.

زمان واکنش انسان

زمان از شروع سیگنال تا پاسخ بدن. این به 3 مرحله تقسیم می شود: زمان عبور تکانه های عصبی از گیرنده (به گیرنده ها مراجعه کنید) به قشر مغز. زمان مورد نیاز برای پردازش تکانه های عصبی و سازماندهی پاسخ در سیستم عصبی مرکزی؛ زمان پاسخ بدن V. r. h به حالت محرک، به عبارت دیگر، به نوع سیگنال محرک، شدت محرک، تمرین، تمایل به درک سیگنال، سن و جنسیت، پیچیدگی واکنش (ساده یا انتخابی) بستگی دارد. V. r. h. به محرک های مستقل گسسته به طور گسترده ای متفاوت است. برای یک واکنش ساده، میانگین V. r. h. در مطلوب ترین موارد کمتر از 0.15 نباشد ثانیه(تشخیص تصویر بصری کمتر از 0.4 نیست ثانیه). V. r. ساعت - یکی از مهمترین عوامل در انتخاب حرفه ای؛ در تعیین توانایی های روانی فیزیولوژیکی یک فرد برای انجام کار اپراتور، خلبان، فضانورد، راننده و غیره اهمیت تعیین کننده ای دارد.

دایره المعارف بزرگ شوروی. - م.: دایره المعارف شوروی. 1969-1978 .

ببینید «زمان واکنش انسان» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

زمان از شروع سیگنال تا پاسخ بدن. V.r.h. یکی از مهمترین عوامل در انتخاب حرفه ای است که توانایی های روانی فیزیولوژیکی فرد را برای انجام کار با رعایت الزامات ایمنی تعیین می کند. برای یک ساده...... فرهنگ لغت شرایط اضطراری

فاصله زمانی از شروع قرار گرفتن بدن در معرض هر عامل محرک تا پاسخ بدن. از سه مرحله تشکیل شده است: زمان عبور تکانه های عصبی از گیرنده ها به قشر مغز. زمان لازم برای ادراک عصبی... ... دایره المعارف فناوری

زمان واکنش انسان- فاصله زمانی از لحظه رسیدن سیگنال تا پاسخ بدن. ویژگی های کمی V.r. نقش مهمی در حل مشکلات خاص تخصص فنی خودرو ایفا می کند. به عنوان معیاری برای تعیین تناسب عمل می کند... ... دایره المعارف پزشکی قانونی

انسان فاصله زمانی از لحظه رسیدن سیگنال تا پاسخ بدن است. زمان واکنش یکی از معیارهایی است که بر اساس آن می توان در مورد شایستگی یک فرد برای مشاغلی مانند اپراتور، اعزام کننده، راننده، فضانورد و... قضاوت کرد. فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ

زمان پاسخ- فاصله زمانی بین ارائه هر سیگنال (نوری، صوتی، لمسی و غیره) و شروع پاسخ سوژه به این سیگنال، که توسط دستورالعمل تعیین می شود. زمان ساده ترین واکنش حرکتی که واقعیت ظاهر شدن ... دایره المعارف بزرگ روانشناسی

فاصله بین ارائه یک محرک و شروع یک پاسخ که معمولاً در کره حرکتی ثبت می شود. برای محرک‌های مدالیته‌های مختلف، زمان واکنش متفاوت است: سریع‌ترین واکنش در پاسخ به شنوایی انجام می‌شود... ... فرهنگ لغت روانشناسی

زمان پاسخ- 3.1 زمان واکنش: فاصله زمانی بین اعمال ماده آزمایش به محل نشتی و ظاهر شدن سیگنال خروجی نشتی یاب. منبع: سند اصلی 3.34 زمان پاسخگویی: زمان،... ... فرهنگ لغت - کتاب مرجع شرایط اسناد هنجاری و فنی

انسان، فاصله زمانی از لحظه رسیدن سیگنال تا پاسخ بدن. زمان واکنش یکی از معیارهایی است که بر اساس آن می توان در مورد شایستگی یک فرد برای مشاغلی مانند اپراتور، اعزام کننده، راننده، فضانورد و... قضاوت کرد. فرهنگ لغت دایره المعارفی

زمان پاسخ- زمان از لحظه تحریک گیرنده تا شروع یک واکنش رفلکس. * * * فاصله زمانی از لحظه ارائه هر محرک تا پاسخ بدن. بخشی از این زمان، دوره نهفته (پنهان) است. V.r....... فرهنگ دایره المعارف روانشناسی و آموزش

برای یک فرد، زمان از لحظه دریافت سیگنال تا پاسخ بدن است. این به 3 مرحله تقسیم می شود: زمان عبور تکانه های عصبی از گیرنده به قشر مغز. زمان مورد نیاز برای پردازش تکانه های عصبی و سازماندهی پاسخ... ... فرهنگ لغت بزرگ دایره المعارفی پلی تکنیک

کتاب ها

• روانشناسی یک فرد در هواپیما، Z. Geratewohl. این کتاب مشکلات روانشناسی خلبان را در پرتو توسعه هوانوردی، فرآیندهای ادراک و واکنش در پرواز، و همچنین اشکال مربوط به پرواز از واکنش ها و رفتار انسان بررسی می کند. کتاب…