ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СИГНАЛА В  НЕЙРОНАХ

Й.К. Саттаров; Ш.А. Йўлдошалиева

415

ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 11

NEVRONLARDA SIGNAL TARQALISHINING FIZIK TAMOYILLARI

Y.K. Sattarov

1

Sh.A. Yo’ldoshaliyeva

2

Toshkent Davlat Tibbiyot Universiteti, Toshkent, Oʻzbekiston

Informatika va biofizika kafedrasi, assistenti

1

2-son davolash ishi, I bosqich talabasi

2

https://doi.org/10.5281/zenodo.17612580

Annotatsiya.

Ushbu ilmiy ishda neyronlarda signal tarqalishining fizik tamoyillari, ya’ni

aksiyon potensialning paydo bo‘lishi, membrana potentsialining o‘zgarishi, ion kanallari orqali
ion oqimlarining boshqarilishi va sinaptik uzatish mexanizmlari tahlil qilinadi. Tadqiqot neyron
tarmoqlarida signal uzatishning elektromexanik va elektrokimyoviy asoslarini, shuningdek, bu
jarayonlarning miya faoliyati va neyrobiologik funksiyalar bilan bog‘liqligini yoritadi.

Tadqiqotning asosiy maqsadi — signal tarqalishining fizik mexanizmlari va ularning

nevrofiziologik xususiyatlarini aniqlash, shuningdek, ushbu bilimlarni klinik va eksperimental
nevrobiofizika sohalarida qo‘llash imkoniyatlarini aniqlashdir. Ishda neyron membranalarining
elektr xossalari, ion oqimlarining dinamikasi va neyron tarmoqlaridagi vaqt-va-makonsal
tarqalish hodisalari ilmiy uslubda tahlil qilindi.

Tadqiqot natijalari shuni ko‘rsatdiki, aksiyon

potensialining boshlanishi va propagatsiyasi neyron membranasining passiv va aktiv
xususiyatlariga, ion kanallarining o‘zaro muvofiqligiga va sinaptik bog‘lanishlarga bog‘liq. Shu
bilan birga, signal tarqalishining fizik tamoyillari neyron tarmoqlarida ma’lumot uzatish
samaradorligini va miya funksiyalarining sezuvchanligini belgilovchi muhim mexanizm sifatida
namoyon bo‘ladi.

Ushbu ilmiy ishning ilmiy yangiligi shundan iboratki, u neyronlarda signal

tarqalishining fizik va elektromexanik asoslarini kompleks tarzda yoritadi va ushbu bilimlarni
eksperimental tadqiqotlar hamda klinik nevrobiologiya amaliyotida qo‘llashga imkon yaratadi.

Ishning amaliy ahamiyati esa, nevrologiya, neyrorehabilitatsiya va sun’iy neyron

tarmoqlarini ishlab chiqish sohalarida fizik tamoyillarni nazariy asos sifatida ishlatish imkonini
beradi.

Kalit so‘zlar:

Neyron, aksiyon potensial, membrana potentsiali, ion kanallari, sinaptik

uzatish, elektromexanika, signal propagatsiyasi, nevrobiofizika.

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СИГНАЛА В

НЕЙРОНАХ

Аннотация.

В данной научной работе рассматриваются физические принципы

распространения сигнала в нейронах, включая генерацию потенциала действия,
изменение мембранного потенциала, управление ионными потоками через ионные каналы
и механизмы синаптической передачи. Исследование освещает электромеханические и
электрохимические основы передачи сигналов в нейронных сетях, а также их связь с
функциями мозга и нейробиологическими процессами. Основная цель работы — выявить
физические механизмы распространения сигнала и их нейрофизиологические
характеристики, а также определить возможности применения этих знаний в
клинической и экспериментальной нейробиофизике. В исследовании проанализированы
электрические свойства нейронной мембраны, динамика ионных потоков и временно-
пространственные процессы передачи сигналов в нейронных сетях. Результаты
исследования показали, что генерация и распространение потенциала действия зависят
от пассивных и активных свойств мембраны нейрона, координации ионных каналов и
синаптических связей. Физические принципы распространения сигналов выступают

416

ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 11

ключевым механизмом, определяющим эффективность передачи информации и
чувствительность функций мозга. Научная новизна работы заключается в комплексном
освещении физических и электромеханических основ передачи сигналов в нейронах и
возможности применения этих знаний в экспериментальных исследованиях и клинической
нейробиологии. Практическая значимость состоит в использовании физических
принципов в неврологии, нейрореабилитации и разработке искусственных нейронных
сетей.

Ключевые слова:

нейрон, потенциал действия, мембранный потенциал, ионные

каналы, синаптическая передача, электромеханика, распространение сигнала,
нейробиофизика.

PHYSICAL PRINCIPLES OF SIGNAL PROPAGATION IN NEURONS

Abstract.

This scientific study examines the physical principles of signal propagation in

neurons, including the generation of action potentials, changes in membrane potential, the
regulation of ionic currents through ion channels, and synaptic transmission mechanisms. The
research highlights the electromechanical and electrochemical bases of signal transmission in
neural networks and their relationship with brain function and neurobiological processes.

The main objective of the study is to identify the physical mechanisms of signal

propagation and their neurophysiological characteristics, as well as to explore the potential
applications of this knowledge in clinical and experimental neurobiophysics. The study analyzes
the electrical properties of neuronal membranes, the dynamics of ionic currents, and the
spatiotemporal patterns of signal propagation within neural networks.

The results indicate that the initiation and propagation of action potentials depend on the

passive and active properties of neuronal membranes, the coordination of ion channels, and
synaptic connectivity. The physical principles of signal propagation serve as a critical
mechanism determining information transfer efficiency and the sensitivity of brain functions.

The scientific novelty of this work lies in the comprehensive examination of the physical

and electromechanical bases of neuronal signal propagation and the potential application of this
knowledge in experimental studies and clinical neurobiology. The practical significance includes
using these physical principles in neurology, neurorehabilitation, and the development of
artificial neural networks.

Keywords:

neuron, action potential, membrane potential, ion channels, synaptic

transmission, electromechanics, signal propagation, neurobiophysics.

Kirish

Neyronlarda signal propagatsiyasi markaziy asab tizimining funksional faoliyatida asosiy

rol o‘ynaydi, chunki aksiyon potensial va sinaptik uzatish mexanizmlari orqali ma’lumotlar tez
va samarali tarzda uzatiladi [1]. Ushbu jarayon miya va orqa miya neyronlarining tarmoqlanishi
va funktsional integratsiyasini ta’minlaydi, shu bilan birga kognitiv, motor va sezgi
funksiyalarining normal ishlashini qo‘llab-quvvatlaydi [2].

Neyron membranasining elektr xossalari va ion kanallari orqali sodir bo‘ladigan ion

oqimlarining dinamikasi signal tarqalishining fizik asosini tashkil qiladi [3]. Membranadagi
potensial farqlari va ion kanallarining faoliyati aksiyon potensialining boshlanishi, amplitude va
chastotasini belgilaydi, bu esa neyronlararo axborot uzatish sifatini bevosita ta’sir qiladi [4].

Shuningdek, neyron tarmoqlarining morfologik xususiyatlari propagatsiya tezligi va

samaradorligiga sezilarli ta’sir ko‘rsatadi [5].

417

ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 11

Dendrit uzunligi, diametri, sinaptik bog‘lanishlar va akson konusining shakli aksiyon

potensialining tarqalish tezligi va mexanizmlarini aniqlashda muhim parametrlar hisoblanadi [6].

Kabel nazariyasi va membrana kapasitansi kabi fizik modellar ushbu jarayonlarni

tushuntirishda keng qo‘llaniladi [7].

Signal tarqalishining vaqt-va-makon xususiyatlari neyronlararo o‘zaro ta’sir va tarmoq

tuzilishi bilan bevosita bog‘liq bo‘lib, propagatsiyaning samaradorligi va axborot uzatish
aniqligini belgilaydi [8]. Shu sababli, neyronlarda signal tarqalishining fizik mexanizmlarini, ion
kanallari va membrana xossalarining roli, shuningdek, tarmoq morfologiyasining propagatsiyaga
ta’sirini o‘rganish nevrofiziologik jarayonlarni va klinik hamda eksperimental nevrobiofizik
tadqiqotlarni chuqur tushunishda muhim ahamiyat kasb etadi [9].

Materiallar va metodlar

Tadqiqot materiali sifatida neyron membranasi va ion kanallarining fizik xossalari,

dendrit va akson morfologiyasi hamda sinaptik bog‘lanishlarning strukturalari o‘rganildi.

Tadqiqotda asosan mammal neyronlari, jumladan inson va sichqon miyasi neyronlari

bo‘yicha eksperimental va nazariy ma’lumotlar tahlil qilindi. Shu bilan birga, neyron
tarmoqlaridagi signal tarqalishi va propagatsiya tezligi haqidagi mavjud empirik tadqiqotlar ham
material sifatida qo‘llanildi.

Tadqiqot metodlari orasida analitik yondashuv asosiy o‘rin tutadi; bunda neyron

membranasining elektr xossalari, ion oqimlarining dinamikasi va aksiyon potensialining
propagatsiyasi fizik jihatdan tahlil qilindi. Konseptual metod orqali signal tarqalishining fizik
mexanizmlari, membrana kapasitansi va kabel nazariyasi kabi modellar integratsiyalangan holda
o‘rganildi.

Shuningdek, komparativ metod qo‘llanilib, turli hayvon turlaridagi neyron morfologiyasi

va signal tarqalish tezligi solishtirildi, bu esa fiziologik va struktural parametrlarning
propagatsiyaga ta’sirini aniqlash imkonini berdi. Sistemali yondashuv yordamida neyronlararo
tarmoq aloqalari, sinaptik bog‘lanishlar va aksiyon potensialining vaqt-va-makonsal xossalari
birlashtirilgan tarzda tahlil qilindi.

Amaliy jihatdan, vaziyat tahlili (case study) va modellashtirish metodlari yordamida

aksiyon potensialining propagatsiyasi va ion kanallari faoliyatining neyron tarmoqlaridagi o‘rni
baholandi. Shu bilan birga, natijalarni klinik va eksperimental nevrofiziologik tadqiqotlar bilan
solishtirish orqali metodologik barqarorlik ta’minlandi.

Natijalar va ularning muhokamasi

Tadqiqot natijalari shuni ko‘rsatdiki, aksiyon potensialining boshlanishi va propagatsiyasi

neyron membranasining passiv va aktiv xususiyatlariga, ion kanallarining joylashuvi va
faoliyatiga bevosita bog‘liq. Membranadagi potensial farqlari va ion oqimlarining dinamikasi
aksiyon potensialining amplituda va chastotasini belgilab, signal uzatish samaradorligini
aniqlaydi. Shu bilan birga, dendrit va akson morfologiyasi propagatsiya tezligi va tarmoq
samaradorligiga sezilarli ta’sir ko‘rsatadi.

Signal tarqalishining vaqt-va-makon xususiyatlari tahlil qilganda, propagatsiya tezligi

dendrit uzunligi, diametri va sinaptik bog‘lanishlar bilan bevosita bog‘liqligi aniqlangan. Bundan
tashqari, aksiyon potensialining qayta faollashuvi va membrana kapasitansi kabel nazariyasi
asosida tushuntiriladi, bu esa fizik mexanizmlarni chuqurroq tushunishga imkon beradi.

Komparativ tahlillar shuni ko‘rsatdiki, turli hayvon turlaridagi neyron morfologiyasi va

signal tarqalish tezligi sezilarli farq qiladi. Masalan, inson neyronlarida propagatsiya tezligi
sichqon neyronlariga nisbatan yuqori bo‘lib, bu murakkab kognitiv funksiyalar bilan bog‘liqdir.

418

ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 11

Shu nuqtai nazardan, neyron tarmoqlarining strukturalari va morfologiyasi signal uzatish

samaradorligini belgilovchi asosiy omillar sifatida namoyon bo‘ladi.

Shuningdek, tadqiqot natijalari signal propagatsiyasining klinik va eksperimental

nevrofiziologik tadqiqotlar uchun amaliy ahamiyatini tasdiqlaydi. Fizik tamoyillarni tushunish,
ion kanallarining roli va membrana xossalari asosida, neyron tarmoqlaridagi patologik holatlar,
masalan, epilepsiya yoki neyrodegenerativ kasalliklar paydo bo‘lish mexanizmlarini aniqlash va
sun’iy neyron tarmoqlarini ishlab chiqishda amaliy tavsiyalar berishga imkon yaratadi.

Xulosalar

Ushbu ilmiy ish neyronlarda signal tarqalishining fizik tamoyillari, aksiyon

potensialining boshlanishi va propagatsiyasi, membrana xossalari va ion kanallari faoliyatining
nevrofiziologik jarayonlarga ta’sirini kompleks tarzda tahlil qildi. Tadqiqot natijalari shuni
ko‘rsatdiki, signal propagatsiyasi neyron membranasining passiv va aktiv xususiyatlari, dendrit
va akson morfologiyasi hamda sinaptik bog‘lanishlarning o‘zaro ta’siri orqali aniqlanadi.

Aksiyon potensialining chastotasi, amplitudasi va qayta faollashuvi fizik tamoyillar —

kabel nazariyasi, membrana kapasitansi va ion oqimlari — orqali tushuntiriladi. Shu bilan birga,
propagatsiya tezligi va samaradorligi tarmoq morfologiyasi va neyronlararo bog‘lanishlarga
bog‘liq bo‘lib, bu bilimlar signal uzatishning fiziologik va klinik ahamiyatini aniqlashga yordam
beradi. Natijalar shuni ko‘rsatdiki, neyronlarda signal propagatsiyasini tushunish faqat nazariy
ahamiyatga ega bo‘lib qolmay, balki klinik nevrofiziologiya, neyrorehabilitatsiya va sun’iy
neyron tarmoqlarini ishlab chiqishda amaliy qo‘llaniladigan asosiy ilmiy tamoyil sifatida xizmat
qiladi. Shu tarzda, tadqiqot inson miyasi va neyron tarmoqlarining murakkab mexanizmlarini
tushunishga, patologik holatlarni aniqlashga va texnologik yondashuvlarni optimallashtirishga
hissa qo‘shadi.

Foydalanilgan adabiyotlar

1.

Thinking About the Nerve Impulse” — Frontiers in Cellular Neuroscience. Frontiers

Link:

https://www.frontiersin.org/journals/cellular-

neuroscience/articles/10.3389/fncel.2019.00208/full

2.

“The Principles of Nerve Cell Communication” — PMC (NCBI). PubMed Central

Link: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6826821/

3.

“Technologies to Study Action Potential Propagation With a Focus on Axon Physiology”

—