Čo je bočná inhibícia? Definícia a príklady

Bočná inhibícia je proces, ktorým stimulované neuróny inhibujú aktivitu blízkych neurónov. Pri laterálnej inhibícii sú nervové signály susedných neurónov (umiestnené laterálne k excitovaným neurónom) znížené. Bočná inhibícia umožňuje mozog riadiť environmentálne vstupy a zabrániť preťaženiu informáciami. Tlmením účinku niektorých senzorických vstupov a zvyšovaním účinku iných pomáha bočná inhibícia nášmu zaostreniu vnímanie zmyslov zraku, zvuku, dotyku a zápachu.

Kľúčové cesty: Bočná inhibícia

neuróny sú bunky nervového systému, ktoré odosielajú, prijímajú a interpretujú informácie zo všetkých častí tela. Hlavnými komponentmi neurónu sú bunkové telo, axóny a dendrity. Dendrity siahajú od neurónu a prijímajú signály z iných neurónov, bunkové telo je spracovateľským centrom a neurón a axóny sú dlhé nervové procesy, ktoré sa na svojich koncových koncoch rozvetvujú a prenášajú signály do iných neurónov.

Neuróny komunikujú informácie prostredníctvom nervových impulzov alebo akčné potenciály. Nervové impulzy sa prijímajú v neuronálnych dendritoch, prechádzajú bunkovým telom a prenášajú sa pozdĺž axónu do terminálnych vetiev. Zatiaľ čo neuróny sú blízko seba, v skutočnosti sa nedotýkajú, ale sú oddelené medzerou nazývanou synaptická rozštep. Signály sú prenášané z predsynaptického neurónu do postsynaptického neurónu chemickými poslami nazývanými neurotransmitery. Jeden neurón dokáže pomocou synapsií nadviazať spojenie s tisíckami ďalších buniek a vytvoriť tak rozsiahlu neurónovú sieť.

Pri laterálnej inhibícii sú niektoré neuróny stimulované vo väčšej miere ako iné. Vysoko stimulovaný neurón (hlavný neurón) uvoľňuje excitátor neurotransmitery do neurónov pozdĺž určitej cesty. Vysoko stimulovaný hlavný neurón súčasne aktivuje interneuróny v mozgu, ktoré inhibujú excitáciu laterálne umiestnených buniek. Interneuróny sú nervové bunky, ktoré uľahčujú komunikáciu medzi centrálny nervový systém a motorické alebo senzorické neuróny. Táto aktivita vytvára väčší kontrast medzi rôznymi stimulmi a vedie k väčšiemu zameraniu na živé stimuly. Bočná inhibícia sa vyskytuje v senzorických systémoch tela vrátane čuchový, vizuálne, hmatové a sluchové systémy.

Bočná inhibícia sa vyskytuje v bunkách sietnice, čo vedie k zosilneniu hrán a zvýšeniu kontrastu vo vizuálnych obrazoch. Tento typ laterálnej inhibície bol objavený Ernstom Machom, ktorý vysvetlil vizuálnu ilúziu, ktorá sa dnes nazýva Machove pásy v roku 1865. V tejto ilúzii sa rôzne prechody, ktoré sú umiestnené vedľa seba, javia svetlejšie alebo tmavšie na prechodoch napriek rovnomernej farbe v paneli. Panely sa na okraji javia svetlejšie s tmavším panelom (ľavá strana) a tmavšie pri okraji so svetlejším panelom (pravá strana).

Tmavšie a ľahšie pruhy na prechodoch nie sú v skutočnosti, ale sú výsledkom bočnej inhibície. Siete sietnice očné príjem väčšej stimulácie inhibuje okolité bunky vo väčšej miere ako bunky prijímajúce menej intenzívnu stimuláciu. Svetelné receptory prijímajúce vstup zo svetlejšej strany hrán produkujú silnejšiu vizuálnu reakciu ako receptory prijímajúce vstup z tmavšej strany. Táto akcia slúži na zvýšenie kontrastu na hraniciach, čím sa okraje zvýraznia.

Súčasný kontrast je tiež výsledkom laterálnej inhibície. Pri súčasnom kontraste ovplyvňuje jas pozadia vnímanie jasu podnetu. Rovnaký stimul sa zdá byť svetlejší na tmavom pozadí a tmavší na svetlejšom pozadí.

Na obrázku vyššie sú dva obdĺžniky rôznej šírky a jednotnej farby (sivé) nastavené na pozadie s gradientom tmavých až svetlých zhora nadol. Oba obdĺžniky sa zdajú svetlejšie na vrchu a tmavšie dole. Kvôli bočnej inhibícii svetlo z hornej časti každého obdĺžnika (oproti tmavšiemu pozadiu) vytvára silnejší neuronálna odpoveď v mozgu ako rovnaké svetlo zo spodných častí obdĺžnikov (proti zapaľovaču) pozadie).

Bočná inhibícia sa vyskytuje aj pri taktilnom alebo somatosenzorickom vnímaní. Dotykové pocity sú vnímané aktiváciou nervových receptorov v tele koža. Koža má viac receptorov, ktoré snímajú aplikovaný tlak. Bočná inhibícia zvyšuje kontrast medzi silnejšími a slabšími dotykovými signálmi. Silnejšie signály (v bode kontaktu) inhibujú susedné bunky vo väčšej miere ako slabšie signály (periférne v bode kontaktu). Táto aktivita umožňuje mozgu určiť presný kontaktný bod. Oblasti tela s väčšou ostrosťou na dotyk, ako sú končeky prstov a jazyk, majú menšie vnímavé pole a väčšiu koncentráciu senzorických receptorov.

Predpokladá sa, že bočná inhibícia hrá úlohu v sluchu a v sluchovej dráhe mozgu. Zvukové signály putujú z kochley vo vnútri ucho do sluchovej kôry mozgu časové laloky. Rôzne sluchové bunky účinnejšie reagujú na zvuky pri konkrétnych frekvenciách. Sluchové neuróny, ktoré prijímajú väčšiu stimuláciu zo zvukov pri určitej frekvencii, môžu inhibovať iné neuróny, ktoré prijímajú menšiu stimuláciu zo zvukov pri inej frekvencii. Táto inhibícia v pomere k stimulácii pomáha zlepšovať kontrast a zaostrovať vnímanie zvuku. Štúdie tiež naznačujú, že laterálna inhibícia je silnejšia od nízkych po vysoké frekvencie a pomáha upravovať aktivitu neurónov v kochlei.

• Bekesy, G. Von. „Mach Bandova laterálna inhibícia v rôznych zmyslových orgánoch.“ The Journal of General Physiology, zv. 50, č. 3, 1967, str. 519 - 532., Doi: 10,1085 / jgp.50,3,519.
• Fuchs, Jannon L. a Paul B. Utopiť. „Dvojbodová diskriminácia: vzťah k vlastnostiam somatosenzorického systému.“ Somatosenzorický výskum, zv. 2, č. 2, 1984, str. 163 - 169, doi: 10,1080 / 07367244,1984,11800556.
• Jonas, Peter a Gyorgy Buzsaki. "Neurálna inhibícia." Scholarpedia, www.scholarpedia.org/article/Neural_inhibition.
• Okamoto, Hidehiko, a kol. "Asymetrická bočná inhibičná neurálna aktivita v zvukovom systéme: magnetoencefalografická štúdia." Neuroveda BMC, zv. 8, č. 1, 2007, s. 33., doi: 10,1186 / 1471-2202-8-33.
• Shi, Veronica a kol. "Vplyv šírky stimulu na simultánny kontrast." PeerJ, zv. 1 2013, doi: 10 777 / peerj.146.