研究地图早期视网膜和大脑之间的视觉处理

视网膜上的影像投重组是如何在大脑中?研究者在慕尼黑和Tuebingen发现处理视觉刺激发生的最早的中转站的视觉皮层,并不是所有的输入都是平等对待。

人类的视觉系统收集多达80%的所有感官数据来自环境。为了理解这个光学信息的泛滥,捡起的视觉输入,转换成电化学信号由大约1.3亿感光细胞在视网膜上被送入和处理复杂网络的神经细胞在大脑中。大脑是如何设法完成这项任务还没有完全理解。

更详细的步骤是,然而,对于人工视觉系统的进一步发展。现在,一个神经生物学家劳拉会领导的小组Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU)在慕尼黑,与托马斯·欧拉和菲利普·焦点的合作,成功地在长期和有争议的问题上提供了新线索。在一篇文章中出现神经元研究人员证明,从视网膜传入的信号受到选择性处理和权重在第一个在功能通路连接视网膜神经元的中转站视觉皮层。

鼠标,严重影响视网膜的视觉形象收到30多个专业和功能上不同类型的神经节细胞。这些不同的细胞类型以不同的方式应对来自光感受器的输入。例如,一些反应选择性黑暗的对比,而另一些则对特定的空间格局。信息的来源是从这个视网膜处理步骤然后在几个平行渠道传达到大脑。

“灵长类动物似乎拥有类似多样化的视网膜神经节细胞,而这很可能也适用于人类,“会说。“使用鼠标作为一个模型系统,我们已经要求项目进入视觉的神经节细胞类型丘脑,是否到达只是传递的信息,或受到处理和转换”。The visual thalamus is the first waystation on the way to the cerebral cortex, and this processing pathway is, among other things, responsible for the perception and analysis of form and for object recognition.

会带来的问题和她的同事们一直有争议的辩论的焦点。一方面,功能性的研究似乎反对在丘脑神经节的处理输入。不过,最近的解剖研究表明,单个细胞在丘脑可能收到来自90多个视网膜神经节细胞,强烈表明,这些丘脑细胞有选择性和/或一个综合处理的作用。

一起紧密合作,团队在慕尼黑和现在调查发生了什么视觉丘脑的鼠标输入信号。他们使用一个数组的控制视觉刺激旨在唤起在一系列方面从黑暗转向光明,反之亦然,和改变相反或闪烁的周期变化信号,分析视网膜和丘脑细胞的反应。他们发现大多数类型的视网膜神经节细胞确实视觉丘脑传递信息。

然后他们使用他们的电生理测量结果构建一个计算机模型,该模型允许他们推断和有多少个细胞导致丘脑的反应。“模型表明个体丘脑细胞的反应取决于不超过5个不同类型的视网膜神经节细胞”,会先说。细胞基本上结合了信号收到这5个细胞类型,但并不是所有有相等的重量。相反,收到的信息两种类型的输入细胞控制输出信号发出的任何给定的丘脑细胞。信号由其他三个几乎没有影响的形式输出,这样后者经常显示形状的输入提供一个视网膜神经节细胞。

然而,根据作者的弱信号传达非惯用细胞类型可能不过使视觉系统更加健壮计算失误,例如,加强细胞之间的功能连接网络的情况下一个视网膜神经节项目许多不同的细胞在丘脑。也有可能信号的相对权重可以不同,允许不同的输入组合动态处理在学习过程中,例如。“在所有事件,丘脑不仅仅是一个被动的视网膜和大脑之间的中继站。它还作为信号处理的网站,和中发挥着重要作用的相对权重传入信号。”