Обработка зрительных импульсов происходит на самом раннем этапе по пути к зрительному центру

Исследователи обнаружили, что обработка зрительных импульсов происходит на самом раннем этапе по пути к зрительному центру, но не все импульсы обрабатываются одинаково. Данное исследование опубликовано в журнале Neuron.

Актуальность проблемы

У человека зрительная система фокусирует до 80% всех сенсорных данных, полученных из окружающей среды. Как разобраться в этом потоке оптической информации, которая воспринимается и преобразуется в электрохимические сигналы приблизительно 130 миллионами светочувствительных клеток сетчатки, которые обрабатываются сложной сетью нервных клеток в мозге? Как мозгу удается выполнить эту задачу, до сих пор до конца не изучено. Для дальнейшего развития искусственных зрительных систем необходимо более подробное описание задействованных шагов. Исследователям из Университета Людвиг-Максимилиана (Ludwig-Maximilians-Universitaet) в Мюнхене удалось пролить новый свет на давнюю и противоречивую проблему в этой области.

Ученые считают, что входящие сигналы от сетчатки подвергаются избирательной обработке и взвешиванию на первой нейрональной промежуточной станции в функциональном пути, который соединяет сетчатку со зрительной корой.

Материалы и методы исследования

«Используя мышь в качестве модельной системы, мы изучили, какие типы ганглиозных клеток проецируются в зрительный таламус, и передается ли поступающая информация просто или же подвергается обработке и трансформации» — говорит ведущий автор исследования, нейробиолог Лаура Буссе (Laura Busse).

Таламус является первой станцией на пути к коре головного мозга, и этот путь обработки, помимо прочего, отвечает за восприятие и анализ формы и за распознавание объектов.

Исследователи изучили, что происходит с поступающими сигналами в таламусе мыши. Они использовали набор контролируемых зрительных стимулов, предназначенных для того, чтобы вызывать различные реакции, такие как переключение с темного на светлое или, наоборот, контрастные изменения или изменения периода мерцания сигнала, и анализировали реакции как сетчатки глаза, так и таламуса. Они обнаружили, что большинство типов ганглиозных клеток сетчатки действительно передают информацию зрительному центру.

Затем ученые использовали результаты своих электрофизиологических измерений, чтобы построить компьютерную модель, которая позволила бы им определить, какие и сколько клеток способствуют реакции таламуса.

Результаты научного исследования

«Модель показала, что ответ отдельной таламусной клетки зависит не более чем от пяти различных типов ганглиозных клеток сетчатки», — говорит Буссе. 

Эта ячейка по существу объединяет сигналы, полученные от этих пяти типов ячеек. Вместо этого информация, полученная из двух типов входных ячеек, доминирует над выходным сигналом, излучаемым любой данной ячейкой таламуса. Сигналы, поступающие от других трех, мало влияют на форму выходного сигнала, так что последний часто демонстрирует сильное сходство с входным сигналом, обеспечиваемым одной из ганглиозных клеток сетчатки.

Выводы

По мнению авторов, слабые сигналы, передаваемые недоминантными типами ячеек, могут сделать визуальную систему более устойчивой к ошибкам вычислений — например, путем усиления функциональных связей между ячейками в сети в случаях, когда один ретинальный ганглион проецируется на множество различных клеток таламуса. 

«В любом случае, таламус — это не просто пассивная ретрансляционная станция между сетчаткой и мозгом. Он также служит местом обработки сигналов и играет важную роль в относительном взвешивании поступающих сигналов».

Авторы другого исследования установили, что искусственная сетчатка может восстановить зрение.

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


 

Сделать «Medical Insider» основным источником новостей в Google


Рейтинг
( Пока оценок нет )
Хусаинов Руслан Халилович / автор статьи
Должность - Координатор проекта. E-mail для связи - [email protected] Врач - ультразвуковой диагностики, детский травматолог-ортопед г. Санкт-Петербург.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: