南昌頭條

研究人員繪制了視網膜和大腦之間的早期視覺處理圖

如何在視網膜上投射的圖像在大腦中重新組裝?慕尼黑和Tuebingen的研究人員發現視覺刺激的處理發生在通往視覺皮層的最早的路段上 - 但并非所有輸入都被平等對待。

在人類中,視覺系統收集了從環境中收到的所有感官數據的80%。為了理解這種大量的光學信息,視網膜中大約1.3億個光敏 拾取并轉換成 的視覺輸入被一個復雜的神經細胞網絡輸入和處理。大腦如何設法完成這項任務仍然沒有完全理解。

然而,所涉及步驟的更詳細圖片對于人工視覺系統的進一步發展是必不可少的。現在,由慕尼黑Ludwig-Maximilians-Universitaet(LMU)的神經生物學家Laura Busse領導的團隊與Thomas Euler和Philipp Berens合作,成功地揭示了該領域長期存在爭議的問題。在一篇出現在Neuron上的文章中,研究人員證明來自視網膜的輸入信號在連接視網膜和 的功能通路中的第一個神經元路中進行選擇性處理和加權。

在小鼠中,撞擊視網膜的視覺圖像被超過30種專門的和功能上不同類型的神經節細胞接收。這些不同的細胞類型以不同的方式響應來自光感受器的輸入。例如,一些選擇性地對暗對比作出反應,而另一些對特定空間模式敏感。然后,從該視網膜處理步驟發出的信息流在幾個平行的通道中傳送到大腦。

“靈長類動物似乎擁有同樣多樣化的視網膜神經節細胞,這也很可能適用于人類,”Busse說。“使用鼠標作為模型系統,我們已經詢問哪些類型的神經節細胞投射到視覺 ,以及到達那里的信息是否簡單地傳遞,或者是否經過處理和轉換。” 視覺丘腦是通往大腦皮層途徑的第一個途徑,這個處理途徑除其他外,負責形式的感知和分析以及物體識別。

Busse和她的同事提出的兩個問題一直是爭議性辯論的焦點。一方面,功能研究似乎反對丘腦神經節輸入的處理。然而,最近的解剖學研究表明,丘腦中的個體細胞可以接收來自超過90個視網膜神經節細胞的輸入,這強烈表明這些丘腦細胞具有選擇性和/或整合性加工作用。

慕尼黑的團隊緊密合作,現在已經研究了鼠標視覺丘腦中輸入信號的變化。他們使用了一系列受控 旨在喚起一系列反應 - 例如從暗轉換為亮或反之亦然,以及對比度的變化或閃爍信號周期的變化 - 并分析視網膜和丘腦的反應細胞。他們發現大多數類型的視網膜神經節細胞確實將信息傳遞給視覺丘腦。

然后,他們使用他們的電生理學測量結果構建了一個計算機模型,使他們能夠推斷出這些細胞中有哪些和多少有助于丘腦的反應。“該模型表明,單個丘腦細胞的反應取決于不超過五種不同類型的 ,”Busse說。該細胞基本上組合了從這五種細胞類型接收的信號,但并非所有細胞都具有相同的重量。相反,從兩種類型的輸入細胞接收的信息支配由任何給定的丘腦細胞發射的輸出信號。其他三個信號貢獻的信號對輸出的形式影響不大,。

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