Kaj je lateralna inhibicija? Definicija in primeri

Nevronska mreža.

iStock / Getty Images Plus

Bočna inhibicija je proces, pri katerem stimulirani nevroni zavirajo aktivnost bližnjih nevronov. Pri lateralni inhibiciji se živčni signali do sosednjih nevronov (postavljenih bočno od vzbujenih nevronov) zmanjšajo. Lateralna inhibicija omogoča možgani za upravljanje vnosa okolja in izogibanje preobremenjenosti z informacijami. Z dušenjem delovanja nekaterih senzoričnih vnosov in krepitvijo delovanja drugih, lateralna inhibicija pomaga izostriti naše čutno zaznavanje vida, zvoka, dotika in vonja.

Ključni zaključki: bočna inhibicija

• Lateralna inhibicija vključuje zatiranje nevronov s strani drugih nevronov. Stimulirani nevroni zavirajo aktivnost bližnjih nevronov, kar pomaga izostriti naše čutno zaznavanje.
• Vizualna inhibicija izboljša zaznavanje robov in poveča kontrast v vizualnih slikah.
• Taktilna inhibicija poveča zaznavanje pritiska na kožo.
• Slušna inhibicija poveča zvočni kontrast in izostri zaznavanje zvoka.

Osnove nevronov

Nevroni so celice živčnega sistema, ki pošiljajo, sprejemajo in interpretirajo informacije iz vseh delov telesa. Glavne sestavine nevrona so celično telo, aksoni in dendriti. Dendriti se raztezajo od nevrona in sprejemajo signale od drugih nevronov, celično telo je središče za obdelavo nevrona, aksoni pa so dolgi živčni procesi, ki se na končnih koncih razvejajo za prenos signalov do drugih nevronov.

Prevajanje akcijskega potenciala preko mieliniziranega in nemieliniziranega aksona. Encyclopaedia Britannica/UIG/Getty Images

Nevroni sporočajo informacije preko živčnih impulzov, oz akcijski potenciali . Živčni impulzi so sprejeti v nevronskih dendritih, prehajajo skozi celično telo in se prenašajo vzdolž aksona do končnih vej. Čeprav so nevroni blizu skupaj, se dejansko ne dotikajo, ampak so ločeni z režo, imenovano sinaptična špranja. Signali se prenašajo iz presinaptičnih nevronov v postsinaptične nevrone s kemičnimi prenašalci sporočil, imenovanimi nevrotransmiterji. En nevron se lahko poveže s tisoči drugih celic v sinapsah, ki ustvarjajo obsežno nevronsko mrežo.

Kako deluje lateralna inhibicija

Pri lateralni inhibiciji aktivacija glavne celice rekrutira internevron, ki nato zavira aktivnost okoliških glavnih celic. Prirejeno po delu Petra Jonasa in Gyorgyja Buzsakija/Scholarpedia/CC BY-SA 3.0

Pri lateralni inhibiciji so nekateri nevroni stimulirani v večji meri kot drugi. Zelo stimuliran nevron (glavni nevron) sprošča ekscitator nevrotransmiterji do nevronov po določeni poti. Hkrati močno stimuliran glavni nevron aktivira internevrone v možganih, ki zavirajo vzbujanje stransko postavljenih celic. Internevroni so živčne celice, ki omogočajo komunikacijo med centralni živčni sistem in motoričnih ali senzoričnih nevronov. Ta dejavnost ustvari večji kontrast med različnimi dražljaji in povzroči večjo osredotočenost na živahen dražljaj. Lateralna inhibicija se pojavi v senzoričnih sistemih telesa, vključno z vohalni , vidni, taktilni in slušni sistemi.

Vizualna inhibicija

Lateralna inhibicija se pojavi v celicah mrežnice, kar povzroči izboljšanje robov in povečan kontrast v vizualnih slikah. To vrsto lateralne inhibicije je odkril Ernst Mach, ki je razložil vizualno iluzijo, danes znano kot Machovi pasovi leta 1865. V tej iluziji so različno osenčene plošče, postavljene ena poleg druge, na prehodih videti svetlejše ali temnejše kljub enotni barvi znotraj plošče. Plošče so videti svetlejše na meji s temnejšo ploščo (leva stran) in temnejše na meji s svetlejšo ploščo (desna stran).

Machovi zasedbi. Avtorske pravice - Evelyn Bailey

Temnejših in svetlejših pasov na prehodih v resnici ni, ampak so rezultat lateralne inhibicije. Retinalne celice oko ki prejmejo večjo stimulacijo, zavirajo okoliške celice v večji meri kot celice, ki prejmejo manj intenzivno stimulacijo. Svetlobni receptorji, ki prejemajo signal s svetlejše strani robov, proizvajajo močnejši vizualni odziv kot receptorji, ki prejemajo signal s temnejše strani. To dejanje služi za povečanje kontrasta na robovih, zaradi česar so robovi bolj izraziti.

Simultani kontrast je tudi posledica lateralne inhibicije. Pri simultanem kontrastu svetlost ozadja vpliva na zaznavo svetlosti dražljaja. Isti dražljaj je videti svetlejši na temnem ozadju in temnejši na svetlejšem ozadju.

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

Dve črti sta povsod enakega odtenka sive, vendar sta na vrhu (na temnem ozadju) videti svetlejši kot na dnu (na svetlem ozadju). Shi V, et al./ PeerJ 1:e146 /CC BY 3.0

Na zgornji sliki sta dva pravokotnika različnih širin in enotne barve (siva) postavljena na ozadje s prelivom temnega v svetlo od vrha proti dnu. Oba pravokotnika sta videti svetlejša na vrhu in temnejša na dnu. Zaradi stranske inhibicije svetloba iz zgornjega dela vsakega pravokotnika (na temnejšem ozadju) povzroči močnejši nevronski odziv v možganih kot ista svetloba iz spodnjih delov pravokotnikov (na svetlejšem ozadju).

Taktilna inhibicija

Lateralna inhibicija se pojavi tudi pri tipnem ali somatosenzoričnem zaznavanju. Občutke dotika zaznamo z aktivacijo živčnih receptorjev v kožo . Koža ima več receptorjev, ki zaznavajo pritisk. Bočna inhibicija poveča kontrast med močnejšimi in šibkejšimi signali dotika. Močnejši signali (na mestu stika) v večji meri zavirajo sosednje celice kot šibkejši signali (obrobno na mestu stika). Ta aktivnost omogoča možganom, da določijo točno točko stika. Deli telesa z večjo ostrino dotika, kot so konice prstov in jezik, imajo manjše receptivno polje in večjo koncentracijo senzoričnih receptorjev.

Slušna inhibicija

Menijo, da bočna inhibicija igra vlogo pri sluhu in slušni poti v možganih. Zvočni signali potujejo iz polža v notranjostuhona slušno skorjo možganov temporalni režnji . Različne slušne celice se bolj učinkovito odzivajo na zvoke na določenih frekvencah. Slušni nevroni, ki prejmejo večjo stimulacijo z zvoki na določeni frekvenci, lahko zavirajo druge nevrone, ki prejmejo manj stimulacije z zvoki na drugi frekvenci. Ta inhibicija v sorazmerju s stimulacijo pomaga izboljšati kontrast in izostriti zaznavanje zvoka. Študije tudi kažejo, da je lateralna inhibicija močnejša od nizkih do visokih frekvenc in pomaga prilagoditi aktivnost nevronov v polžu.

Viri

• Bekesy, G. Von. 'Lateralna inhibicija vrste Machovega pasu v različnih čutilnih organih.' Časopis za splošno fiziologijo , vol. 50, št. 3, 1967, str. 519–532., doi:10.1085/jgp.50.3.519.
• Fuchs, Jannon L. in Paul B. Drown. 'Dvotočkovna diskriminacija: odnos do lastnosti somatosenzoričnega sistema.' Somatosenzorične raziskave , vol. 2, št. 2, 1984, str. 163–169., doi:10.1080/07367244.1984.11800556.
• Jonas, Peter in Gyorgy Buzsaki. 'Nevronska inhibicija.' Scholarpedia , www.scholarpedia.org/article/Neural_inhibition.
• Okamoto, Hidehiko idr. 'Asimetrična lateralna zaviralna nevronska aktivnost v slušnem sistemu: magnetoencefalografska študija.' BMC Nevroznanost , vol. 8, št. 1, 2007, str. 33., doi: 10.1186/1471-2202-8-33.
• Shi, Veronica, et al. 'Učinek širine dražljaja na simultani kontrast.' PeerJ , vol. 1, 2013, doi:10.7717/peerj.146.