Inhibarea laterală: suprimarea neuronilor îmbunătățește percepția senzorială

Inhibarea laterală este definită ca procesul prin care o celulă inhibă activitatea celulelor adiacente . În cazul sistemului nervos, celulele sunt neuronii. Inhibarea laterală a neuronilor generează o scădere a activității unui grup de neuroni, ceea ce permite creierului să moduleze gestionarea informațiilor pe care le primește din mediul organismului. Aceasta are ca rezultat atenuarea impactului unor stimuli senzoriali și optimizarea înregistrării altor stimuli, cu care inhibiția laterală ajută la ascuțirea percepției senzoriale a văzului, auzului, atingerii și mirosului.

Neuronii sunt celulele sistemului nervos care trimit, primesc și interpretează informații din toate părțile corpului . Omul de știință spaniol Santiago Ramón y Cajal, Premiul Nobel pentru Medicină, a fost cel care la sfârșitul secolului al XIX-lea a identificat neuronii ca fiind componentele structurale de bază ale sistemului nervos și a propus un model pentru a explica funcționarea lor. Componentele principale ale unui neuron, a căror structură detaliată este prezentată în figura de mai sus, sunt corpul celular, axonii și dendritele. Dendritele se extind de la neuron și primesc semnale de la alți neuroni; corpul celular este centrul de procesare al unui neuron, iar axonii sunt extensii nervoase care se ramifică la capetele lor terminale pentru a transmite semnale către alți neuroni.

Neuronii comunică informații prin impulsuri nervoase, care sunt potențiale de acțiune, adică unde de sarcină electrică care se deplasează de-a lungul membranei celulare și sunt transmise prin modificarea distribuției sarcinii. Impulsurile nervoase sunt primite în dendritele neuronilor, trec prin corpul celular și sunt transportate de-a lungul axonului până la ramurile terminale. Neuronii nu se ating între ei, ci sunt despărțiți de un gol numit fantă sinaptică; Semnalele sunt transmise de la un neuron, presinapticul, la un alt neuron, postsinapticul, prin anumite molecule, mesageri chimici, numiti neurotransmitatori . Prin sinapse, un neuron poate avea conexiuni cu mii de alți neuroni simultan, creând o vastă rețea neuronală.

Inhibarea laterală

Datorită inhibiției laterale, unii neuroni au un nivel diferit de stimulare față de neuronii adiacenți. Neuronul principal dintr-un proces, cel cu cel mai mare nivel de stimulare, eliberează neurotransmițători care excită o serie de neuroni, urmând o anumită secvență. În același timp, neuronul principal activează neuronii din creier care inhibă activitatea altor neuroni localizați lateral de secvența procesului. Acești neuroni inhibitori sunt celulele nervoase implicate în comunicarea dintre sistemul nervos central și neuronii motori sau senzoriali. În acest fel se creează un contrast între diferiții stimuli, care permite sistemului nervos să se concentreze sau să „se concentreze” asupra unui anumit stimul. După cum am menționat la început,

Inhibarea laterală a sistemului senzorial vizual

În celulele retiniene, inhibarea laterală are ca rezultat îmbunătățirea marginilor și contrastul crescut în imaginile formate în creier. Efectul acestei inhibiții laterale a fost descoperit de Ernst Mach, care în 1865 a explicat iluzia vizuală numită benzile de martie.. Acest efect face ca panourile cu diferite nuanțe plasate una lângă alta să pară mai deschise sau mai întunecate la tranziții, în ciuda culorii uniforme în interiorul unui panou. Panourile apar mai deschise la margine cu un panou mai întunecat și mai întunecate la margine cu un panou mai deschis. Benzile mai întunecate și mai deschise la tranziții nu sunt reale, ci rezultatul inhibiției laterale. Neuronii retiniani care primesc o stimulare mai mare inhibă neuronii adiacenți într-o măsură mai mare decât celulele care primesc o stimulare mai puțin intensă. Receptorii de lumină care primesc informații din partea mai ușoară a marginilor produc un răspuns vizual mai puternic decât receptorii care primesc informații din partea mai întunecată. Acest răspuns din partea sistemului nervos sporește contrastul la margini,

Contrastul simultan este și rezultatul inhibării laterale. Într-o situație de contrast simultană, luminozitatea unui fundal afectează percepția luminozității stimulului principal. Același stimul principal pare mai deschis pe un fundal întunecat și mai întunecat pe un fundal mai deschis.

Inhibarea laterală a sistemului senzorial tactil

Inhibarea laterală acționează și asupra atingerii. Percepția prin atingere are loc prin activarea receptorilor neuronali localizați în piele, care detectează presiunea exercitată asupra acelei suprafețe a corpului. Inhibarea laterală sporește contrastul dintre cele mai puternice și cele mai slabe semnale tactile. Receptorii care primesc cele mai puternice semnale, cei care apar la un punct de contact, inhibă receptorii adiacenți într-o măsură mai mare decât receptorii care primesc un stimul mai slab, în ​​locurile periferice punctului de contact. Acest lucru îmbunătățește sensibilitatea percepției tactile, permițând creierului să determine locația exactă a stimulului. Zonele corpului care sunt cele mai sensibile la atingere, cum ar fi vârful degetelor și limba,

Inhibarea laterală a sistemului senzorial auditiv

Se crede că inhibarea laterală joacă un rol relevant în procesele asociate cu auzul și conducerea informațiilor către creier. Semnalele auditive călătoresc de la cohleea din urechea internă la cortexul auditiv din lobii temporali ai creierului. Diferitele celule asociate cu procesele auditive răspund mai eficient la sunete de anumite frecvențe. Neuronii auditivi care sunt mai stimulați de sunete la o anumită frecvență pot inhiba acțiunea altor neuroni care sunt mai puțin stimulați de sunete la o frecvență diferită. Această inhibare proporțională a stimulării ajută la îmbunătățirea contrastului și, prin urmare, a sensibilității în percepția sunetului.

Surse

Bekesy, G. Von. Inhibarea laterală de tip bandă Mach în diferite organe de simț. Jurnalul de fiziologie generală , voi. 50, nr. 3, 1967, p. 519–532, doi:10.1085/jgp.50.3.519.

Fuchs, Jannon L., Drown, Paul B. Discriminabilitate în două puncte: relație cu proprietățile sistemului somatosenzorial. Cercetări somatosenzoriale , voi. 2, nr. 2, p. 163–169, 1984 doi:10.1080/07367244.1984.11800556.

Jonas, Peter, Buzsaki, Gyorgy. Inhibarea neuronală. Scholarpedia , www.scholarpedia.org/article/Neural_inhibition .

Lopez-Munoz, F; Boya, J., Alamo, C. Teoria neuronilor, piatra de temelie a neuroștiinței, la centenarul decernării Premiului Nobel lui Santiago Ramón y Cajal . Brain Research Bulletin vol. 70, nr.4-6, pp. 391-405, 2006. doi:10.1016/j.brainresbull.2006.07.010.

Okamoto, Hidehiko și colab . Activitatea neuronală inhibitorie laterală asimetrică în sistemul auditiv: un studiu magnetoencefalografic. BMC Neuroscience , voi. 8, nr. 1, 2007, p. 33, doi:10.1186/1471-2202-8-33.

Shi, Veronica, et al . Efectul lățimii stimulului asupra contrastului simultan. PeerJ , voi. 1, 2013, doi:10.7717/peerj.146.