Странично инхибиране: потискането на невроните подобрява сетивното възприятие

Страничното инхибиране се определя като процес, чрез който една клетка инхибира активността на съседни клетки . В случая на нервната система клетките са невроните. Страничното инхибиране на невроните генерира намаляване на активността на група неврони, което позволява на мозъка да модулира управлението на информацията, която получава от околната среда на организма. Това води до отслабване на въздействието на някои сетивни стимули и оптимизиране на регистрацията на други стимули, с което латералното инхибиране спомага за изострянето на сетивното възприятие на зрението, слуха, осезанието и обонянието.

Невроните са клетките на нервната система, които изпращат, получават и интерпретират информация от всички части на тялото . Испанският учен Сантяго Рамон и Кахал, носител на Нобелова награда за медицина, в края на 19 век идентифицира невроните като основни структурни компоненти на нервната система и предлага модел за обяснение на тяхното функциониране. Основните компоненти на неврона, чиято подробна структура е показана на фигурата по-горе, са клетъчното тяло, аксоните и дендритите. Дендритите се простират от неврона и получават сигнали от други неврони; клетъчното тяло е обработващият център на неврон, а аксоните са нервни удължения, които се разклоняват в крайните си краища, за да предават сигнали към други неврони.

Невроните предават информация чрез нервни импулси, които са потенциали за действие, т.е. вълни от електрически заряд, които се движат по клетъчната мембрана и се предават чрез промяна на разпределението на заряда. Нервните импулси се получават в дендритите на невроните, преминават през клетъчното тяло и се пренасят по аксона до крайните разклонения. Невроните не се допират един до друг, но са разделени от празнина, наречена синаптична цепнатина; Сигналите се предават от един неврон, пресинаптичния, към друг неврон, постсинаптичния, от определени молекули, химически пратеници, наречени невротрансмитери . Чрез синапса един неврон може да има връзки с хиляди други неврони едновременно, създавайки огромна невронна мрежа.

Странично инхибиране

Поради латералното инхибиране някои неврони имат различно ниво на стимулация от съседните неврони. Основният неврон в процеса, този с най-високо ниво на стимулация, освобождава невротрансмитери, които възбуждат серия от неврони, следвайки определена последователност. В същото време основният неврон активира неврони в мозъка, които инхибират активността на други неврони, разположени странично спрямо последователността на процеса. Тези инхибиторни неврони са нервните клетки, участващи в комуникацията между централната нервна система и двигателните или сетивните неврони. По този начин се създава контраст между различните стимули, което позволява на нервната система да се фокусира или „концентрира“ върху определен стимул. Както бе споменато в началото,

Странично инхибиране на зрителната сензорна система

В клетките на ретината латералното инхибиране води до подобряване на ръба и повишен контраст в изображенията, образувани в мозъка. Ефектът от това странично инхибиране е открит от Ернст Мах, който през 1865 г. обяснява визуалната илюзия, наречена мартенски ленти.. Този ефект кара панелите, хвърлящи различни нюанси, разположени един до друг, да изглеждат по-светли или по-тъмни при преходи, въпреки еднаквия цвят в панела. Панелите изглеждат по-светли по ръба с по-тъмен панел и по-тъмни по ръба с по-светъл панел. По-тъмните и по-светлите ленти при преходите не са реални, а са резултат от странично инхибиране. Невроните на ретината, които получават по-голяма стимулация, инхибират съседните неврони в по-голяма степен от клетките, които получават по-малко интензивна стимулация. Светлинните рецептори, които получават информация от по-светлата страна на ръбовете, произвеждат по-силен визуален отговор от рецепторите, които получават информация от по-тъмната страна. Този отговор на нервната система засилва контраста по краищата,

Едновременният контраст също е резултат от странично инхибиране. В ситуация на едновременен контраст яркостта на фона влияе върху възприемането на яркостта на основния стимул. Същият основен стимул изглежда по-светъл на тъмен фон и по-тъмен на по-светъл фон.

Странично инхибиране на тактилната сензорна система

Страничното инхибиране също действа при допир. Възприятието чрез докосване се осъществява чрез активирането на невронни рецептори, разположени в кожата, които отчитат натиска, упражняван върху тази повърхност на тялото. Страничното инхибиране засилва контраста между най-силните и най-слабите тактилни сигнали. Рецепторите, които получават най-силните сигнали, тези, които се появяват в точката на контакт, инхибират съседните рецептори в по-голяма степен от рецепторите, които получават по-слаб стимул, в местата, периферни на точката на контакт. Това подобрява чувствителността на възприемането на допир, като позволява на мозъка да определи точното местоположение на стимула. Областите на тялото, които са най-чувствителни на допир, като върховете на пръстите и езика,

Странично инхибиране на слуховата сензорна система

Смята се, че страничното инхибиране играе важна роля в процесите, свързани със слуха и предаването на информация към мозъка. Слуховите сигнали преминават от кохлеята във вътрешното ухо до слуховата кора в темпоралните дялове на мозъка. Различните клетки, свързани със слуховите процеси, реагират по-ефективно на звуци с определени честоти. Слуховите неврони, които са по-стимулирани от звуци с определена честота, могат да инхибират действието на други неврони, които са по-слабо стимулирани от звуци с различна честота. Това пропорционално инхибиране на стимулацията спомага за подобряване на контраста и следователно на чувствителността при възприемането на звука.

Източници

Бекеши, Г. фон. Странично инхибиране от тип Mach Band в различни сетивни органи. Вестник за обща физиология , том. 50, бр. 3, 1967, стр. 519–532, doi:10.1085/jgp.50.3.519.

Fuchs, Jannon L., Drown, Paul B. Двуточкова дискриминация: връзка със свойствата на соматосензорната система. Соматосензорни изследвания , том. 2, бр. 2, стр. 163–169, 1984 doi: 10.1080/07367244.1984.11800556.

Йонас, Петър, Бузаки, Дьорди. Невронно инхибиране. Scholarpedia , www.scholarpedia.org/article/Neural_inhibition .

Лопес-Муньос, F; Boya, J., Alamo, C. Невронната теория, крайъгълният камък на невронауката, на стогодишнината от присъждането на Нобелова награда на Сантяго Рамон и Кахал . Бюлетин за изследване на мозъка том. 70, № 4-6, стр. 391-405, 2006. doi:10.1016/j.brainresbull.2006.07.010.

Окамото, Хидехико и др . Асиметрична странична инхибиторна невронна активност в слуховата система: магнитоенцефалографско изследване. BMC Neuroscience , том. 8, бр. 1, 2007, стр. 33, doi: 10.1186/1471-2202-8-33.

Ши, Вероника и др . Ефект на ширината на стимула върху едновременния контраст. PeerJ , том. 1, 2013, doi:10.7717/peerj.146.