Как сетчатка делает математику

нервного узла

Изучение исследователей, как нейроны вычисляют — такие как соответствие несметному числу приточных сигналов и заключения, стрелять ли — долго сосредотачивалось на сетчатке. Путем изучения клеток, которые, как известно, стреляли только в ответ на объекты, перемещающиеся в одном направлении только, они надеялись узнать больше общие уроки о том, как мозговые нейроны вычисляют.

Но исследования были затруднены фактом, что никто не знал, какие ретинальные нейроны точно делают математику. Теперь, австралийская бригада сообщает о доказательствах, что вычисления имеют место в ретинальных нейронах, названных клетками нервного узла (Наука, 29 сентября, p. 2347).

Первый знак, что эти клетки могли бы сделать направленные вычисления, прибыл в 1965, когда ученые показали, что некоторые из них только отвечают на объекты, перемещающиеся в определенном направлении. Клетки нервного узла являются третьими или четвертыми в цепочке нейронов, вызванных, когда свет ударяет сетчатку; исследование предложило, чтобы нейроны где-нибудь в этом пути вычислили направление движения от рассчитанного взаимодействия возбудительных и задерживающих нервных импульсов.

В этом сценарии, когда объект переместился в предпочтительном направлении нейрона, возбудительные импульсы достигли бы целевого нейрона сначала, вызвав положительно наполненные ионы натрия для течения в клетку — возбудительный поток. Но когда объект переместился в противоположное направление, задерживающие и возбудительные сигналы прибыли бы вместе. Задерживающий сигнал заставил бы ионы хлорида входить в клетку, их отрицательный заряд, эффективно аннулирующий возбудительный результат.

Но ключевой вопрос остался. Задерживающие и возбудительные импульсы сходятся на клетках нервного узла или на более ранних клетках в пути?

Для ответа на тот вопрос бригада во главе с В. Роулэндом Тейлором из австралийского Национального университета в Канберре и Дэвида Вэни из университета Квинсленда в Брисбене использовала метод, названный зажимом участка, позволяющим исследователям обнаружить электрические изменения в единственной клетке — в этом случае, клетках нервного узла в культивированных сетчатках кролика. Они нашли, как ожидалось, что движение в предпочтительном направлении клетки заставило больший возбудительный поток входить в дендриты клеток, структуры, получающие приточные сигналы. Но это не точно определяло место вычисления; клетки ранее в пути могли бы анализировать движение и поставлять больший возбудительный сигнал клеткам нервного узла в ответ на движение в предпочтительном направлении.

Для обнаружения исследователи переместили напряжение через древовидную мембрану отдельных клеток нервного узла в пути, который одобрит задерживающие потоки по возбудительным. Они нашли увеличенные задерживающие потоки в ответ на движение в непредпочтительном направлении, предложив, чтобы задерживающие вводы играли роль в ответе клетки нервного узла.

Затем они затопили интерьер дендритов с хлоридом для блокирования задерживающего внутреннего потока ионов хлорида; то изменение отменило направленную селективность.Эти результаты обеспечивают «убедительные доказательства», что вычисление продолжается в дендритах клетки нервного узла, говорит нейробиолог Беркли Александр Борст. «Это — действительно важная работа», добавляет он — особенно, потому что она предлагает исследователям желанный шанс исследовать, как нейроны вычисляют в четко определенной системе. Но Лайл Борг-Грэм, нейробиолог во французском управлении исследования CNRS в Джифе-суре-Иветт, не убеждена.

Его бригада недавно нашла, что критическое отборное направлением вычисление в сетчатках черепахи происходит ранее в сигнальном пути. «Я сомневаюсь, что различные интерпретации могут быть приписаны использованию черепахи в противоположность кролику», говорит Борг-Грэм.

3 комментария

Добавить комментарий