Стратегии изучения коры
Стратегии изучения коры

Каким образом сигналы, определяющие маленькие, яркие, темные или цветовые пятна на сетчатке могут быть преобразованы в сигналы, которые несут информацию о форме, размере, цвете, движении и глубине расположения объектов. Методики, считающиеся сейчас рутинными, такие как оптическая регистрация, введение пероксидазы хрена или сканирование мозга, в ту пору даже не могли быть представлены. В начале работы перед Хьюбелем и Визелем стояли совершенно неизученные вопросы, которые исходили из их предположения, что зрительные центры в коре осуществляют переработку информации подобно тому, как это происходит в сетчатке, только на более высоком уровне.

Рис. 1. Аксон "off" центра из ЛКТ, заканчивающийся в слое 4 зрительной коры кошки. В аксон при помощи микроэлектрода была введена пероксидаза хрена. Терминали сгруппированы в два кластера, разделенных неокрашенной зоной, получающей иннервацию от другого глаза.

Одной из ключевых стратегий в их анализе было использование стимулов, которые имитировали сигналы, возникающие в нормальных условиях. Например, края, контуры, а также простые паттерны, представленные глазу, позволяли выявлять особенности организации, которые никогда бы не были обнаружены, используя яркие вспышки света, не имеющие какой-либо определенной формы. Другим ключевым моментом успеха подхода Хьюбеля и Визеля было то, что они искали не просто стимул, которые может вызвать ответ определенного нейрона, а наиболее эффективный для этого стимул. Исследование этой проблемы на разных этапах зрительной системы выявило много удивительных и неожиданных результатов. В ранних работах было показано, что рецептивные поля простых и сложных клеток в первичной зрительной коре составляют начальные этапы распознавания паттернов. Кроме того, анализ рецептивных полей четко выявил полезный и упрощающий принцип, что нейроны, расположенные вдоль радиальных трактов, идущих от поверхности коры в белое вещество, решают сходные задачи, формируя функциональные колонки. Эти результаты были окончательно подтверждены при помощи длинного электрода, вводимого далеко вглубь коры, одновременно с чем проводилась регистрация сигналов и идентификация свойств клеток, в зависимости от типа возбуждающего их стимула. После регистрации проводилась тщательная гистологическая реконструкция путей прохождения электрода.

  Рецептивные поля коры

Сигналы кортикальных нейронов, подобно сигналам от ганглиозных клеток сетчатки и клеток ЛКТ, в основном появляются на фоне постоянной активности клеток. Наблюдения показывают, что диффузное освещение сетчатки слабо влияет на разряды кортикальных нейронов. Почти полная нечувствительность их к диффузному освещению является результатом процесса, отмеченного еще в сетчатке и в ЛКТ. Это результат в равной степени выраженного антагонистического действия тормозных и возбуждающих регионов рецептивных полей кортикальных клеток. Степень активности нейрона изменяется только при соблюдении определенных условий относительно расположения и формы стимула на сетчатке. Рецептивные поля большинства кортикальных нейронов имеют конфигурацию, отличную от таковой у клеток сетчатки и нейронов ЛКТ, поэтому отдельные пятна света часто являются слабыми стимулами (или вообще ими не являются). ............