Hvad er lateral inhibering? Definition og eksempler

Lateral hæmning er den proces, hvormed stimulerede neuroner hæmmer aktiviteten af ​​nærliggende neuroner. Ved lateral inhibering reduceres nervesignaler til tilstødende neuroner (placeret lateralt til de ophidsede neuroner). Lateral hæmning muliggør hjerne at styre miljøinput og undgå overbelastning af information. Ved at dæmpe virkningen af ​​nogle sensoriske input og forbedre andres handling hjælper lateral hæmning med at skærpe vores sansopfattelse af syn, lyd, berøring og lugt.

Key takeaways: lateral hæmning

Neuroner er nervesystemceller, der sender, modtager og tolker information fra alle dele af kroppen. De vigtigste komponenter i en neuron er cellelegemet, aksoner og dendriter. Dendriter strækker sig fra neuronet og modtager signaler fra andre neuroner, cellelegemet er behandlingscentret for en neuron og aksoner er lange nerveprocesser, der forgrener sig ved deres terminale ender for at overføre signaler til andre neuroner.

Neuroner kommunikerer information gennem nerveimpulser, eller handlingspotentialer. Nerveimpulser modtages ved neuronale dendriter, ledes gennem cellelegemet og føres langs aksonen til terminale grene. Mens neuroner er tæt på hinanden, rører de faktisk ikke, men adskilles af et hul, der kaldes en synaptisk spalte. Signaler overføres fra den præ-synaptiske neuron til den post-synaptiske neuron af kemiske budbringere kaldet neurotransmitters. Ét neuron kan oprette forbindelser med tusinder af andre celler ved synapser, der skaber et stort neuralt netværk.

Ved lateral inhibering stimuleres nogle neuroner i større grad end andre. En stærkt stimuleret neuron (hovedneuron) frigiver excitatorisk neurotransmittere til neuroner langs en bestemt sti. På samme tid aktiverer den stærkt stimulerede primære neuron interneuroner i hjernen, som hæmmer excitation af lateralt placerede celler. Interneuroner er nerveceller, der letter kommunikationen mellem centralnervesystemet og motoriske eller sensoriske neuroner. Denne aktivitet skaber større kontrast mellem forskellige stimuli og resulterer i større fokus på en livlig stimulus. Lateral hæmning forekommer i sensoriske systemer i kroppen inklusive olfaktoriske, visuelle, taktile og auditive systemer.

Lateral inhibering forekommer i nethindeceller, hvilket resulterer i forbedring af kanter og øget kontrast i visuelle billeder. Denne type lateral hæmning blev opdaget af Ernst Mach, der forklarede den visuelle illusion, der nu er kendt som Mach-bånd i 1865. I denne illusion forekommer forskelligt skyggefulde paneler placeret ved siden af ​​hinanden lysere eller mørkere ved overgange på trods af ensartet farve i et panel. Paneler vises lysere ved kanten med et mørkere panel (venstre side) og mørkere ved kanten med et lysere panel (højre side).

De mørkere og lysere bånd ved overgange er ikke rigtig der, men er resultatet af en lateral hæmning. Nethindeceller fra øje modtagelse af større stimulering hæmmer omgivende celler i større grad end celler, der modtager mindre intens stimulering. Lysreceptorer, der modtager input fra den lysere side af kanterne, giver en stærkere visuel respons end receptorer, der modtager input fra den mørkere side. Denne handling tjener til at øge kontrasten ved grænserne, hvilket gør kanterne mere markante.

Samtidig kontrast er også resultatet af lateral hæmning. I samtidig kontrast påvirker lysstyrken på en baggrund opfattelsen af ​​en stimulans lysstyrke. Den samme stimulus synes lysere mod en mørk baggrund og mørkere mod en lysere baggrund.

På billedet ovenfor er to rektangler med forskellige bredder og ensartet farve (grå) indstillet på en baggrund med en gradient af mørk til lys fra toppen til bunden. Begge rektangler ser lysere ud øverst og mørkere i bunden. På grund af lateral hæmning producerer lys fra den øverste del af hvert rektangel (mod en mørkere baggrund) en stærkere neuronal respons i hjernen end det samme lys fra de nedre dele af rektanglerne (mod en tænder) baggrund).

Lateral hæmning forekommer også i taktil eller somatosensorisk opfattelse. Berøringsfølelser opfattes ved aktivering af neurale receptorer i hud. Huden har flere receptorer, der føler det anvendte pres. Lateral hæmning forbedrer kontrasten mellem stærkere og svagere berøringssignaler. Stærkere signaler (ved kontaktpunktet) hæmmer naboceller i større grad end svagere signaler (perifert til kontaktpunktet). Denne aktivitet giver hjernen mulighed for at bestemme det nøjagtige kontaktpunkt. Områder i kroppen med større berøringsstyrke, såsom fingerspidserne og tungen, har et mindre modtageligt felt og en større koncentration af sensoriske receptorer.

Lateral inhibering menes at spille en rolle i hørelsen og den auditive vej for hjernen. Høresignaler bevæger sig fra spindlen i det indre øre til den auditive cortex af hjernens tidsmæssige lober. Forskellige auditive celler reagerer mere effektivt på lyde på specifikke frekvenser. Auditive neuroner, der modtager større stimulering fra lyde ved en bestemt frekvens, kan hæmme andre neuroner, der modtager mindre stimulering fra lyde på en anden frekvens. Denne hæmning i forhold til stimulering hjælper med at forbedre kontrasten og skærpe lydopfattelsen. Undersøgelser antyder også, at lateral inhibering er stærkere fra lave til høje frekvenser og hjælper med at justere neuronaktivitet i cochlea.

• Bekesy, G. Von. "Mach-båndtype lateral inhibering i forskellige sanseorganer." Journal of General Physiology, vol. 50, nr. 3, 1967, s. 519–532., Doi: 10.1085 / jgp.50.3.519.
• Fuchs, Jannon L. og Paul B. Drukne. "Diskriminering af to punkter: Forhold til egenskaber ved det tomatfølsomme system." Somatosensory Research, vol. 2, nr. 2, 1984, pp. 163–169., Doi: 10.1080 / 07367244.1984.11800556.
• Jonas, Peter og Gyorgy Buzsaki. "Neural hæmning." Scholarpedia, www.scholarpedia.org/article/Neural_inhibition.
• Okamoto, Hidehiko, et al. "Asymmetrisk lateral inhiberende neural aktivitet i det auditive system: en magnetoencefalografisk undersøgelse." BMC Neuroscience, vol. 8, nr. 1, 2007, s. 33., doi: 10.1186 / 1471-2202-8-33.
• Shi, Veronica, et al. "Effekt af stimuleringsbredde på samtidig kontrast." PeerJ, vol. 1, 2013, doi: 10.7717 / peerj.146.