Почему мы почти не замечаем своё слепое пятно: новые эксперименты проверят три теории сознания

Человеческое зрение кажется нам цельным и непрерывным: мир воспринимается как полная, стабильная картина без «дыр» и разрывов. Однако в каждом глазу с...

Десятилетия употребления алкоголя меняют активность генов в ключевых областях мозга — новое исследование

Хроническое употребление алкоголя существенно изменяет работу генов в важнейших структурах человеческого мозга, отвечающих за чувство вознаграждения, ...

Учёные научились выращивать нейроны, разрушающиеся при БАС и травмах позвоночника

Международная команда исследователей разработала технологию выращивания специализированных нервных клеток, которые играют ключевую роль в развитии бок...

Учёные создали порошок, который отбеливает зубы с помощью электричества

Группа исследователей из Шанхая разработала инновационный зубной порошок, который способен отбеливать и одновременно восстанавливать зубную эмаль, исп...

Кофеин как инструмент генной терапии: учёные научились управлять экспрессией генов с помощью кофе

Что если обычная чашка кофе сможет однажды помочь в лечении рака? Учёные из Института бионаук и технологий Техасского университета A&M (Texas A&M Heal...

Нервные клетки в глазу работают вместе, чтобы распознавать контраст и движения

Нервные клетки в глазу работают вместе, чтобы распознавать контраст и движенияОбработка оптической информации в сетчатке глаза, где расположены светочувствительные фоторецепторы и первые нервные клетки, является одним из самых энергоемких процессов в организме, особенно с учетом относительно небольшого веса сетчатки. Более 50 лет так называемая "гипотеза эффективного кодирования" определяла научное понимание визуальных процессов в глазу. Согласно этой гипотезе, задачей сетчатки является максимально эффективная обработка визуальной информации с целью экономии энергетических ресурсов. Это означает, что как можно меньшее количество нервных клеток должно быть активно одновременно, когда речь идет о производстве электрических сигналов для передачи визуальной информации в мозг.

Группа ученых во главе с профессором Тимом Голлишем, руководителем исследовательской группы на кафедре офтальмологии Университетской клиники Геттингена (UMG), Германия, недавно обнаружила, что гипотеза эффективного кодирования не применима ко всем нервным клеткам в глазу. Для ряда клеток ученые смогли наблюдать в препаратах тканей сетчатки, что целые группы клеток часто активны одновременно.

Это согласованное взаимодействие нервных клеток, кажется, противоречит эффективной и энергосберегающей передаче информации, поскольку отдельные клетки передают одинаковые сигналы. Ученые смогли показать, что совместная активность клеток не происходит случайным образом, а что определенные группы клеток становятся активными одновременно, когда в поле зрения появляются изображения с высоким контрастом или наблюдаются движения в определенных направлениях.

"Это согласованное сотрудничество нервных клеток может позволить мозгу отличать особенно важные оптические сигналы, такие как распознавание контраста или движения, от менее значимых факторов, например, изменения яркости, когда облако проходит перед солнцем, и все становится немного темнее", — говорит профессор Голлиш, последний автор исследования.

"С другой стороны, группы клеток, похоже, обеспечивают энергоэффективность, особенно кратко реагируя на соответствующие сенсорные стимулы", — добавляет он.

"Полученные результаты открывают перспективы для лечения слепоты. Это особенно касается слепоты, вызванной дегенеративными процессами, например, когда фоторецепторы в сетчатке погибают. Эти фоторецепторы улавливают свет из окружающей среды и преобразуют его в электрические сигналы, которые передаются нервными клетками в мозг для обработки визуальной информации.

Когда фоторецепторы погибают, сигналы больше не передаются через соответствующие нервные клетки. Если эти нервные клетки активируются искусственно, например, с помощью зрительной протезы, важно вызвать соответствующую скоординированную активность нервных клеток, чтобы мозг получал сигналы, максимально приближенные к реальности, и мог их правильно интерпретировать", — говорит доктор Димократис Караманлис, бывший постдокторский исследователь кафедры офтальмологии UMG и первый автор исследования.

Контекст
Одной из основ гипотезы эффективного кодирования является наблюдение, что, например, при взгляде на большую белую поверхность, нервные клетки, которые в основном активны, — это те, которые воспринимают границы поверхности. Клетки, которые распознают "внутреннюю" часть поверхности, подавляют свою активность, чтобы сэкономить энергию. Тот факт, что внутренняя часть поверхности, то есть пространство между границами, также белая, мозг может понять и без этих сигналов.

Тем не менее, большие белые области, которые долго остаются в поле зрения, трудно встретить в реальной природе. Поэтому ученые протестировали, как образцы ткани сетчатки реагируют на естественные фотографии. Для этого изображения проецировались на образцы и двигались так, как это происходит при естественных движениях глаз.

Одновременно измеряя электрическую активность большого числа нервных клеток, ученые смогли показать, что определенные классы клеток хорошо соответствуют гипотезе эффективного кодирования и реагируют отдельно друг от друга. Другие важные классы клеток, напротив, не следуют гипотезе и склонны активироваться одновременно.

Перспективы
Результаты исследования будут напрямую использованы для разработки новых терапевтических подходов в недавно основанном Центре оптогенетических терапий имени Эльзе Кренер-Фрезениус в Геттингене. В некоторых формах слепоты в нервные клетки глаз будут вводиться светочувствительные белки для активации этих клеток с помощью света.

"Полученные результаты помогут нам понять, какие паттерны активности клеток необходимы для естественного распознавания определенных визуальных впечатлений. Целью разработки терапии будет создание этих паттернов искусственным образом", — говорит профессор Голлиш, который участвует в работе нового центра. Соответствующие исследования с пациентами в Геттингене должны начаться через несколько лет.


Комментарии:

Оставить комментарий

Медики напоминают о патологическом загар..

Лето – пора отдыха, отпусков и курорта на море или возле водных источников. После холодной зимы всем хочется придать своей коже свежий и ... подробнее

Не падайте в обморок..

Обморок – симптом, сообщающий человеку о сильной сосудистой недостаточности. Оказываясь в этом состоянии, человек теряет морально ... подробнее

Гурманы раскрыли секрет приготовления ар..

Сварить кофе может каждый, а вот сделать ароматный и вкусный напиток по силам не каждому. Ведь как в любом деле, здесь есть свои секреты и ... подробнее

Все замечания и пожелания присылайте на info@greenrussia.ru.
Зеленая Россия – портал для дачников России. Все права защищены и охраняются законом. © 2007 - 2026.

При использовании материалов сайта, активная ссылка на www.greenrussia.ru обязательна.