Obwohl einige Dinge kann "so einfach wie schwarz und weiß," das war nicht der Fall für die Gehirnschaltkreise, die es Ihnen möglich, zu unterscheiden, schwarz von weiß zu machen.

Die Muster aus hellen und dunklen, die auf die Netzhaut fallen, bieten eine Fülle von Informationen über die Welt um uns herum, aber die Wissenschaftler immer noch nicht verstehen, wie diese Informationen von den neuronalen Schaltkreisen im Cortex visuelle Teil des Gehirns, die eine Schlüsselrolle bei der Konstruktion spielt kodiert neuronalen Repräsentationen, die für die Sicht verantwortlich sind.



Aber die Dinge einfach viel klarer erhalten mit der Entdeckung, dass die meisten der Neuronen in der Sehrinde reagieren Selektivität von Licht gegen die Dunkelheit, und kombinieren Sie diese Informationen mit anderen Funktionen Selektivität für Stimulus, um eine detaillierte Darstellung der visuellen Szene zu bekommen.

Wissenschaftler haben lange bekannt, dass Nervenzellen in der Netzhaut, die Informationen zu den höheren Zentren des Gehirns reagieren selektiv mit Licht gegen dunklen Impulse geben. Zellen "EIN", die wahlweise auf Lichtreize und Zellen 'Aus', die selektiv reagieren auf Reize reagieren dunkel waren bekannt, bilden parallele Kanäle getrennt Weiterleitung von Informationen an die Schaltungen in der Sehrinde.

Hier ist es, wo das Bild Got Murky

Basierend auf Rekord die Antworten der einzelnen Neuronen kortikaler Elektroden wurde festgestellt, dass, sobald der Kanal EIN und AUS eingegeben Rinde, konvergieren auf einem einzigen Neuron, eine Konvergenz für die Entstehung einer Antworteigenschaften der kortikalen Roman Selektivität zur Orientierung notwendig der Kanten.

Weitere Schritte der kortikalen Verarbeitung wurden gedacht, um mehr und mehr Mischsignale auf der Leitung und ausgeschaltet, so dass einzelne Neuronen reagierten auf die gleiche Weise für beide Stimuli hell und dunkel.

Quantifizierung neuronalen Antworten

Diese Ergebnisse haben die offensichtliche Frage angehoben. Falls die Antworten einzelner Neurone von dunklen und hellen nicht eindeutig sind, wie es möglich ist, dass das Gehirn ermöglicht es uns, diese Unterschiede wahrnehmen?

Drs. Gordon Smith und David Whitney im Labor von David Fitzpatrick am Max-Planck Institut für Neurowissenschaften Florida beschlossen, es sei Zeit, um das Problem zu überdenken. Mit neuen bildgebenden Verfahren, die es möglich machen, zum ersten Mal, um die Aktivitäten von Hunderten von Neuronen gleichzeitig im lebenden Gehirn zu sehen, quantifiziert sie die Antworten von Neuronen Frettchen Sehrinde in den hellen und dunklen Stimulation.

Die erste Überraschung für das Team ist passiert, als schaute kortikalen Reaktionen auf die Präsentation der Stimuli einheitliche dunkel oder hell.

Obwohl frühere Studien hatten die Reaktionen auf Änderungen der Luminanz Uniform, Smith et al. waren nicht nur in der Lage, die Neuronen, die auf diese Reize reagiert zu sehen, fanden sie Flecken von Neuronen, die bevorzugt an dunklen vs. Lichtstimulation reagiert.

Selektive Reaktion

Noch überraschender, fanden sie, dass kortikalen Neuronen, die selektiv die Orientierung der Kanten oder der Bewegungsrichtung des Stimulus reagierte auch eine Reaktion bevorzugt an dunklen vs. Lichtreize.

Kurz gesagt, fanden Wissenschaftler Max Planck Florida, dass die Informationen über die Intensität und die Helligkeit wird in den Antworten der Mehrheit der Neuronen in der Sehrinde beibehalten und ist ein integraler Bestandteil des neuronalen Code, der kortikalen Schaltkreisen zu verwenden, um unsere visuelle Welt zu vertreten.

Die nächste Herausforderung für die Wissenschaftler Max Planck Florida ist, die genauen Muster der synaptischen Verbindungen, die kortikalen Schaltkreisen, um dieses modulare Darstellung von Schwarz und Weiß zu bauen ermöglichen zu verstehen.

Gordon B. Smith, David E. Whitney, David Fitzpatrick
Luminanz modulare Darstellung Polarität in den Oberflächenschichten des primären visuellen Kortex
Neuron, 2015; 88: 805

Illustration: Martha Iserman