Čo je laterálna inhibícia? Definícia a príklady

Neurónová sieť.

iStock / Getty Images Plus

Bočná inhibícia je proces, ktorým stimulované neuróny inhibujú aktivitu blízkych neurónov. Pri laterálnej inhibícii sú nervové signály do susedných neurónov (umiestnené laterálne k excitovaným neurónom) oslabené. Bočná inhibícia umožňuje mozog riadiť environmentálny vstup a vyhnúť sa preťaženiu informáciami. Tlmením pôsobenia niektorých zmyslových vstupov a posilnením pôsobenia iných pomáha laterálna inhibícia zostrovať naše zmyslové vnímanie zraku, zvuku, hmatu a čuchu.

Kľúčové poznatky: Laterálna inhibícia

• Laterálna inhibícia zahŕňa potlačenie neurónov inými neurónmi. Stimulované neuróny inhibujú aktivitu blízkych neurónov, čo pomáha zostrovať naše zmyslové vnímanie.
• Vizuálna inhibícia zlepšuje vnímanie okrajov a zvyšuje kontrast vo vizuálnych obrazoch.
• Hmatová inhibícia zvyšuje vnímanie tlaku na kožu.
• Sluchová inhibícia zvyšuje kontrast zvuku a zostruje vnímanie zvuku.

Základy neurónu

Neuróny sú bunky nervového systému, ktoré vysielajú, prijímajú a interpretujú informácie zo všetkých častí tela. Hlavnými zložkami neurónu sú bunkové telo, axóny a dendrity. Dendrity sa rozširujú z neurónu a prijímajú signály z iných neurónov, bunkové telo je spracovateľským centrom neurónu a axóny sú dlhé nervové procesy, ktoré sa rozvetvujú na svojich koncových koncoch, aby prenášali signály do iných neurónov.

Vedenie akčného potenciálu cez myelinizovaný a nemyelinizovaný axón. Encyklopédia Britannica/UIG/Getty Images

Neuróny komunikujú informácie prostredníctvom nervových impulzov, príp akčné potenciály . Nervové impulzy sú prijímané v neurónových dendritoch, prechádzajú cez telo bunky a sú prenášané pozdĺž axónu do koncových vetiev. Zatiaľ čo neuróny sú blízko seba, v skutočnosti sa nedotýkajú, ale sú oddelené medzerou nazývanou synaptická štrbina. Signály sa prenášajú z presynaptického neurónu do postsynaptického neurónu chemickými prenášačmi nazývanými neurotransmitery. Jeden neurón môže vytvárať spojenia s tisíckami ďalších buniek na synapsiách, čím vytvára obrovskú neurónovú sieť.

Ako funguje laterálna inhibícia

Pri laterálnej inhibícii aktivácia hlavnej bunky získava interneurón, ktorý naopak potláča aktivitu okolitých hlavných buniek. Upravené podľa diela Petra Jonasa a Gyorgyho Buzsakiho/Scholarpedia/CC BY-SA 3.0

Pri laterálnej inhibícii sú niektoré neuróny stimulované vo väčšej miere ako iné. Vysoko stimulovaný neurón (hlavný neurón) uvoľňuje excitačné neurotransmitery k neurónom pozdĺž určitej cesty. Súčasne vysoko stimulovaný hlavný neurón 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 sa na živý stimul. Laterálna inhibícia sa vyskytuje v senzorických systémoch tela vrátane čuchové zrakové, hmatové a sluchové systémy.

Vizuálna inhibícia

Laterálna inhibícia sa vyskytuje v bunkách sietnice, čo vedie k zvýrazneniu hrán a zvýšenému kontrastu vo vizuálnych obrazoch. Tento typ laterálnej inhibície objavil Ernst Mach, ktorý vysvetlil vizuálnu ilúziu, ktorá je dnes známa ako Machove pásma v roku 1865. V tejto ilúzii sa rôzne tieňované panely umiestnené vedľa seba javia na prechodoch svetlejšie alebo tmavšie napriek jednotnej farbe v rámci panelu. Panely sa javia svetlejšie na okraji s tmavším panelom (ľavá strana) a tmavšie na okraji so svetlejším panelom (pravá strana).

Machove pásma. Autorské práva - Evelyn Bailey

Tmavšie a svetlejšie pásy na prechodoch tam v skutočnosti nie sú, ale sú výsledkom laterálnej inhibície. Bunky sietnice oko príjem väčšej stimulácie inhibuje okolité bunky vo väčšej miere ako bunky, ktoré dostávajú menej intenzívnu stimuláciu. Svetelné receptory prijímajúce vstup zo svetlejšej strany okrajov vytvárajú silnejšiu vizuálnu odozvu ako receptory prijímajúce vstup z tmavšej strany. Táto akcia slúži na zvýšenie kontrastu na okrajoch, čím sa okraje zvýraznia.

Simultánny kontrast je tiež výsledkom laterálnej inhibície. Pri súčasnom kontraste ovplyvňuje jas pozadia vnímanie jasu podnetu. Rovnaký podnet sa na tmavom pozadí javí svetlejší a na svetlejšom pozadí tmavší.

PeerJ 1:e146 /CC BY 3.0 ' id='mntl-sc-block-image_1-0-21' />

Dva pruhy majú rovnaký odtieň sivej, ale v hornej časti (na tmavom pozadí) sa zdajú svetlejšie ako v spodnej časti (na svetlom pozadí). Shi V, a kol./ PeerJ 1:e146 /CC BY 3.0

Na obrázku vyššie sú dva obdĺžniky rôznej šírky a jednotnej farby (sivá) na pozadí s prechodom od tmavej k svetlej zhora nadol. Oba obdĺžniky sa zdajú svetlejšie v hornej časti a tmavšie v spodnej časti. V dôsledku laterálnej inhibície svetlo z hornej časti každého obdĺžnika (na tmavšom pozadí) vytvára silnejšiu neuronálnu odozvu v mozgu ako rovnaké svetlo z dolných častí obdĺžnikov (na svetlejšie pozadie).

Hmatová inhibícia

Laterálna inhibícia sa vyskytuje aj pri hmatovom alebo somatosenzorickom vnímaní. Dotykové vnemy sú vnímané aktiváciou nervových receptorov v koža . Koža má viacero receptorov, ktoré snímajú aplikovaný tlak. Laterálna inhibícia zvyšuje kontrast medzi silnejšími a slabšími dotykovými signálmi. Silnejšie signály (v bode kontaktu) inhibujú susedné bunky vo väčšej miere ako slabšie signály (periférne od bodu kontaktu). Táto aktivita umožňuje mozgu určiť presný bod kontaktu. Oblasti tela s väčšou ostrosťou dotyku, ako sú končeky prstov a jazyk, majú menšie receptívne pole a väčšiu koncentráciu zmyslových receptorov.

Sluchová inhibícia

Predpokladá sa, že laterálna inhibícia hrá úlohu v sluchu a sluchovej dráhe mozgu. Sluchové signály prechádzajú z kochley vo vnútriuchodo sluchovej kôry mozgu temporálnych lalokov . Rôzne sluchové bunky reagujú na zvuky na špecifických frekvenciách efektívnejšie. Sluchové neuróny, ktoré dostávajú väčšiu stimuláciu zvukmi pri určitej frekvencii, môžu inhibovať iné neuróny, ktoré dostávajú menšiu stimuláciu zvukmi s inou frekvenciou. Táto inhibícia v pomere k stimulácii pomáha zlepšiť kontrast a zostriť vnímanie zvuku. Štúdie tiež naznačujú, že laterálna inhibícia je silnejšia od nízkych po vysoké frekvencie a pomáha upraviť aktivitu neurónov v kochlei.

Zdroje

• Bekesy, G. Von. 'Bočná inhibícia Machovho pásma v rôznych zmyslových orgánoch.' 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. Drown. '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. 'Nervová inhibícia.' Scholarpedia , www.scholarpedia.org/article/Neural_inhibition.
• Okamoto, Hidehiko a kol. Asymetrická laterálna inhibičná nervová aktivita v sluchovom systéme: Magnetoencefalografická štúdia. BMC Neuroveda , zv. 8, č. 1, 2007, s. 33., doi:10.1186/1471-2202-8-33.
• Shi, Veronica a kol. 'Vplyv šírky stimulu na súčasný kontrast.' PeerJ , zv. 1, 2013, doi:10.7717/peerj.146.