তড়িৎ ও চুম্বক/চল তড়িৎ/স্নায়ুতাড়না সৃষ্টি

একটি স্নায়ু তন্তু গঠিত হয় অ্যাক্সন দ্বারা, যা স্নায়ু কোষ বা নিউরনের বর্ধিতাংশ (প্রান্তীয় সুতার মতো অংশ)। একটি অ্যাক্সন হলো লবণাক্ত পানিতে নিমজ্জিত একটি দীর্ঘ নল। এর ঝিল্লি বৈদ্যুতিকভাবে নিরোধক, কারণ এটি আয়নগুলোকে পার হতে দেয় না। একটি অ্যাক্সন ক্যাপাসিটরের মতো আচরণ করতে পারে, কারণ এর ঝিল্লির দুপাশে সমান এবং বিপরীত বৈদ্যুতিক চার্জ প্রকাশ পেতে পারে এবং এভাবে অ্যাক্সনের ভিতর এবং বাইরের মধ্যে একটি সম্ভাব্য পার্থক্য তৈরি করতে পারে।

ঝিল্লিটি আয়ন পাম্প দ্বারা অতিক্রান্ত হয়। এই পাম্পগুলো ঝিল্লির দুপাশে বিপরীত চার্জ সঞ্চয় করে এবং একটি ট্রান্সমেমব্রেন বৈদ্যুতিক ভোল্টেজ উৎপন্ন করে। আয়ন পাম্পগুলো ছোট জেনারেটরের মতো, যা তাদের টার্মিনাল, অ্যাক্সনের ভিতর এবং বাইরের মধ্যে ভোল্টেজ আরোপ করতে সক্ষম।

আয়নগুলো অ্যাক্সনের ভিতরে প্রবাহিত হতে পারে, কিন্তু পানি এমন একটি উপাদানের মতো আচরণ করে যা প্রবাহের পথে প্রতিরোধ সৃষ্টি করে।

আমরা স্নায়ু প্রবাহের প্রচারের একটি মডেল তৈরি করতে পারি একটি বৈদ্যুতিক সার্কিট দিয়ে, যা রেজিস্টর এবং ক্যাপাসিটর দ্বারা গঠিত। রেজিস্টরগুলো অ্যাক্সনের ভিতরের প্রতিনিধিত্ব করে, যা প্রবাহের প্রতিরোধ করে। ক্যাপাসিটরগুলো অ্যাক্সনের ঝিল্লির প্রতিনিধিত্ব করে, যা তার দুটি পৃষ্ঠে বিপরীত বৈদ্যুতিক চার্জ সঞ্চয় করতে পারে।

অ্যাক্সনকে একটি ধারাবাহিক ক্যাপাসিটর $cdx$ এবং রেজিস্ট্যান্স $rdx$ হিসেবে বিবেচনা করা যায়, যেখানে $c$ হলো প্রতি একক দৈর্ঘ্যে ক্যাপাসিট্যান্স, এবং $r$ হলো প্রতি একক দৈর্ঘ্যে রেজিস্ট্যান্স। এই মডেলটি হজকিন-হাক্সলির মডেলের একটি সরলীকরণ।

ক্যাপাসিটরের চার্জের নিয়ম অনুসারে

$V(x)={\frac {Q}{cdx}}={\frac {\lambda (x)dx}{cdx}}={\frac {\lambda (x)}{c}}$

যেখানে $Q$ হলো x এবং x + dx এর মধ্যে অ্যাক্সন ঝিল্লির এক পাশের চার্জ, এবং $\lambda (x)={\frac {Q}{dx}}$ হলো প্রতি একক দৈর্ঘ্যে চার্জ।

ওহমের নিয়ম অনুসারে

$dV=I(x)rdx$

তাই $I(x)={\frac {dV}{rdx}}$

${\frac {dQ}{dt}}=dI$ তাই ${\frac {d\lambda }{dt}}={\frac {dI}{dx}}$

${\frac {dV}{dt}}={\frac {1}{rc}}{\frac {d^{2}V}{dx^{2}}}$

এটি আরও ভালোভাবে লেখা যায়:

${\frac {\partial V}{\partial t}}={\frac {1}{rc}}{\frac {\partial ^{2}V}{\partial x^{2}}}$

এটি হলো বিস্তার সমীকরণ। এর মানে হলো বৈদ্যুতিক সংকেত খুব ধীরে প্রচারিত হয়, যেমন তরলে রঞ্জক পদার্থ ছড়িয়ে পড়ে।

স্নায়ু তন্তুগুলো কয়েক মিটার লম্বা হতে পারে। যদি আমরা একটি পাইপের শেষে রঞ্জক পদার্থ রাখি, তবে এটি অন্য প্রান্তে তার উপস্থিতি জানাতে অনেক সময় অপেক্ষা করতে হয়। তাহলে কীভাবে স্নায়ু প্রবাহ কয়েক মিটার প্রতি সেকেন্ডে প্রচারিত হতে পারে?

সংকেত প্রচার অ্যাক্সনের দৈর্ঘ্য বরাবর পরিবর্ধক দ্বারা ত্বরান্বিত হয়।

ঝিল্লিটি ছিদ্র দ্বারা অতিক্রান্ত হয়, যা বৈদ্যুতিক সুইচের মতো কাজ করে। এগুলো প্রবাহ পাস করতে পারে বা নাও পারে। এই ছিদ্রগুলো ট্রান্সমেমব্রেন ভোল্টেজ দ্বারা বৈদ্যুতিকভাবে নিয়ন্ত্রিত হয়। ট্রানজিস্টরের মতো, এগুলো বৈদ্যুতিকভাবে পরিচালিত বৈদ্যুতিক সুইচ এবং পরিবর্ধক হিসেবে কাজ করতে পারে। এমনকি নিয়ন্ত্রণ সংকেত দুর্বল হলেও, প্রভাব, অর্থাৎ বৈদ্যুতিক প্রবাহ, শক্তিশালী হতে পারে।

ছিদ্রগুলো অ্যাক্সন বরাবর নিয়মিত দূরত্বে বিতরণ করা হয়। এগুলো সংকেত সংক্রমণ রিলে হিসেবে কাজ করে। বেশিরভাগ সময় একটি ছিদ্র বন্ধ থাকে, এবং ট্রান্সমেমব্রেন টেনশনের একটি ধ্রুব মান থাকে, যা আয়ন পাম্প দ্বারা উৎপন্ন হয়। কিন্তু যদি ট্রান্সমেমব্রেন টান যথেষ্ট কমে যায়, তবে একটি ছিদ্র খুলতে পারে, আয়নগুলোকে পার হতে দেয়, এবং এভাবে ট্রান্সমেমব্রেন টেনশন আরও কমিয়ে দেয়। এই টেনশন হ্রাস পরবর্তী ছিদ্রে প্রচারিত হয়, যা পরে খোলে। ছিদ্রগুলো ধারাবাহিকভাবে খোলে, যেমন ডমিনোর শৃঙ্খলের মতো, যেখানে প্রতিটি পরবর্তীটির উপর পড়ে। এটিই স্নায়ু প্রবাহের প্রচার।

প্রচারের গতি খুব ধীর, প্রতি সেকেন্ডে কয়েক সেন্টিমিটার থেকে কয়েক মিটার পর্যন্ত, কারণ ঝিল্লি ডিসচার্জ করতে প্রবাহের প্রয়োজন হয়, এবং অ্যাক্সনের ভিতর প্রবাহের পথে প্রতিরোধ করে। যদি অ্যাক্সনগুলো ধাতব তার হতো, তবে সংকেত প্রচার অনেক দ্রুত হতে পারত, আলোর গতির কাছাকাছি, ৩০০,০০০ কিমি/সেকেন্ড। এ কারণে কম্পিউটার মস্তিষ্কের তুলনায় অনেক দ্রুত।

দ্রুত-সংক্রমণকারী অ্যাক্সন (বিশেষ করে পা থেকে মাথার দিকে যাওয়া) মায়েলিন দ্বারা ঘেরা থাকে। এগুলো নিরোধক কোষ, যেমন বৈদ্যুতিক তারের উপর নিরোধক দেয়াল। এগুলো অ্যাক্সন দেয়ালের ক্যাপাসিটি কমায়, কারণ এগুলো এর পুরুত্ব বাড়ায়, এবং এভাবে স্নায়ু প্রবাহের প্রচার ত্বরান্বিত করে, কারণ এদের জন্য ঝিল্লি ডিসচার্জ করতে কম সময় লাগে। মায়েলিন এমন কোষ দিয়ে তৈরি যা অ্যাক্সনের চারপাশে মোড়ানো থাকে:

অ্যাক্সন কেন্দ্রে থাকে। এর দেয়াল একটি মায়েলিন কোষ (শোয়ান কোষ) দ্বারা পুরু করা হয়, যা অ্যাক্সনের চারপাশে মোড়ানো।

নিরোধক মায়েলিন দেয়াল র‍্যানভিয়ের নোডে বাধাগ্রস্ত হয় যাতে আয়ন প্রবাহ চলতে পারে যা অ্যাক্সনকে চার্জ করে (আয়ন পাম্প) বা ডিসচার্জ করে (সংকেত সংক্রমণ রিলে):

(ক) ডেনড্রাইট, (খ) কোষ দেহ, (গ) নিউক্লিয়াস, (ঘ) অ্যাক্সন কোণ, (ঙ) মায়েলিন, (চ) শোয়ান কোষের নিউক্লিয়াস, (ছ) র‍্যানভিয়ের নোড, (জ) অ্যাক্সন টার্মিনাল

সংকেত প্রেরণ বা না প্রেরণের সিদ্ধান্ত অ্যাক্সন কোণে নেওয়া হয় এবং র‍্যানভিয়ের নোড দ্বারা রিলে করা হয়।

মায়েলিন হলো মস্তিষ্কের সাদা পদার্থ, নিউরন হলো ধূসর পদার্থ। সাদা পদার্থ বিশেষ করে দুটি মস্তিষ্কের গোলার্ধের মধ্যে দৃশ্যমান, কারণ সংকেত সংক্রমণ দ্রুত হতে হয়:

কম্পিউটারই একমাত্র যন্ত্র নয় যা গণনা করতে এবং তথ্য প্রেরণ করতে বৈদ্যুতিক প্রবাহ ব্যবহার করে। প্রকৃতি আমাদের আগে বৈদ্যুতিক ক্যালকুলেটর আবিষ্কার করেছে: স্নায়ুতন্ত্র, এবং বিশেষ করে মস্তিষ্ক।

কম্পিউটারের মতো, মস্তিষ্কও একটি বাইনারি সিস্টেমে কাজ করে: হয় সংকেত অ্যাক্সনের মধ্য দিয়ে যায়, নয়তো যায় না। তৃতীয় কোনো সম্ভাবনা নেই।

ঈশ্বর আমাদের বিজ্ঞান খুঁজে বের করার ক্ষমতা দিয়েছেন। যখন আমরা সবকিছুর নিয়ম খুঁজি, তখন আমরা সেগুলো খুঁজে পাই, যদি আমরা ভালোভাবে কাজ করি। বিজ্ঞানের মাধ্যমে, আমরা যা বোঝার আছে সব বুঝতে পারি, আমাদের নিজেদের সহ। ঈশ্বর আমাদের সেই নিয়ম থেকে বঞ্চিত করেননি যা ব্যাখ্যা করে আমরা কী। তিনি আমাদের সকল প্রাণীর সত্য শেখান। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিজমের নিয়ম দিয়ে, তিনি আমাদের এমন নিয়ম দেন যা প্রায় সবকিছু ব্যাখ্যা করে, এমনকি আমাদেরও।