Co to jest zahamowanie boczne? Definicja i przykłady

Hamowanie boczne to proces, w którym stymulowane neurony hamują aktywność pobliskich neuronów. W bocznym hamowaniu sygnały nerwowe do sąsiednich neuronów (usytuowanych poprzecznie do wzbudzonych neuronów) są zmniejszone. Hamowanie boczne umożliwia mózg zarządzać wkładem środowiskowym i unikać przeciążenia informacją. Poprzez tłumienie działania niektórych czujników i wzmacnianie działania innych, boczne hamowanie pomaga wyostrzyć nasze percepcji zmysłowej wzroku, dźwięku, dotyku i zapachu.

Najważniejsze informacje: hamowanie boczne

Neurony to komórki układu nerwowego, które wysyłają, odbierają i interpretują informacje ze wszystkich części ciała. Głównymi składnikami neuronu są ciało komórki, aksony i dendryty. Dendryty rozciągają się od neuronu i odbierają sygnały z innych neuronów, ciało komórki jest centrum przetwarzania neuron i aksony to długie procesy nerwowe, które rozgałęziają się na swoich końcowych końcach, aby przekazywać sygnały do ​​innych neuronów.

Neurony przekazują informacje za pomocą impulsów nerwowych lub potencjały działania. Impulsy nerwowe są odbierane w neuronowych dendrytach, przepuszczane przez ciało komórki i przenoszone wzdłuż aksonu do końcowych gałęzi. Podczas gdy neurony są blisko siebie, tak naprawdę nie dotykają się, ale są oddzielone szczeliną zwaną szczeliną synaptyczną. Sygnały są przekazywane z neuronu pre-synaptycznego do neuronu postsynaptycznego przez przekaźniki chemiczne zwane neuroprzekaźnikami. Jeden neuron może łączyć się z tysiącami innych komórek w synapsach, tworząc rozległą sieć neuronową.

W przypadku hamowania bocznego niektóre neurony są stymulowane w większym stopniu niż inne. Silnie stymulowany neuron (neuron główny) uwalnia pobudzenie neuroprzekaźniki do neuronów na określonej ścieżce. Jednocześnie silnie stymulowany neuron główny aktywuje interneurony w mózgu, które hamują wzbudzanie bocznie ustawionych komórek. Interneurony to komórki nerwowe, które ułatwiają komunikację między ośrodkowy układ nerwowy oraz neurony ruchowe lub czuciowe. Ta aktywność tworzy większy kontrast między różnymi bodźcami i skutkuje większym skupieniem na żywym bodźcu. Hamowanie boczne występuje w układach czuciowych organizmu, w tym węchowy, wizualne, dotykowe i słuchowe.

Boczne hamowanie występuje w komórkach siatkówki, co powoduje wzmocnienie krawędzi i zwiększenie kontrastu na obrazach wizualnych. Ten rodzaj bocznego zahamowania odkrył Ernst Mach, który wyjaśnił iluzję wzrokową znaną obecnie jako Zespoły Macha w 1865 r. W tej iluzji, różnie cieniowane panele umieszczone obok siebie wydają się jaśniejsze lub ciemniejsze na przejściach pomimo jednolitego koloru w panelu. Panele wydają się jaśniejsze na granicy z ciemniejszym panelem (lewa strona) i ciemniejsze na granicy z jaśniejszym panelem (prawa strona).

Ciemniejsze i jaśniejsze pasma na przejściach tak naprawdę nie istnieją, ale są wynikiem bocznego hamowania. Komórki siatkówki oko otrzymywanie większej stymulacji hamuje otaczające komórki w większym stopniu niż komórki otrzymujące mniej intensywną stymulację. Receptory światła otrzymujące sygnał od jaśniejszej strony krawędzi wytwarzają silniejszą reakcję wizualną niż receptory otrzymujące sygnał od ciemniejszej strony. Działanie to służy wzmocnieniu kontrastu na granicach, dzięki czemu krawędzie są bardziej wyraźne.

Jednoczesny kontrast jest również wynikiem bocznego hamowania. Jednocześnie kontrast jasności tła wpływa na postrzeganie jasności bodźca. Ten sam bodziec wydaje się jaśniejszy na ciemnym tle i ciemniejszy na jaśniejszym tle.

Na powyższym obrazku dwa prostokąty o różnych szerokościach i jednolitym kolorze (szarym) są ustawione na tle z gradientem ciemności do światła od góry do dołu. Oba prostokąty wydają się jaśniejsze u góry i ciemniejsze u dołu. Z powodu bocznego hamowania światło z górnej części każdego prostokąta (na ciemniejszym tle) wytwarza silniejsze odpowiedź neuronalna w mózgu niż to samo światło z dolnych części prostokątów (przeciwko zapalniczce) tło).

Hamowanie boczne występuje również w percepcji dotykowej lub somatosensorycznej. Wrażenia dotykowe są postrzegane przez aktywację receptorów neuronowych w skóra. Skóra ma wiele receptorów, które wyczuwają wywierany nacisk. Boczne hamowanie zwiększa kontrast między silniejszymi i słabszymi sygnałami dotykowymi. Silniejsze sygnały (w punkcie styku) hamują sąsiednie komórki w większym stopniu niż słabsze sygnały (peryferyjne do punktu styku). Ta aktywność pozwala mózgowi określić dokładny punkt kontaktu. Obszary ciała z większą ostrością dotyku, takie jak opuszki palców i język, mają mniejsze pole recepcyjne i większą koncentrację receptorów czuciowych.

Uważa się, że boczne hamowanie odgrywa rolę w słyszeniu i ścieżce słuchowej mózgu. Sygnały dźwiękowe przemieszczają się z ślimaka w jego wnętrzu ucho do kory słuchowej mózgu płaty skroniowe. Różne komórki słuchowe skuteczniej reagują na dźwięki o określonych częstotliwościach. Neurony słuchowe otrzymujące większą stymulację od dźwięków o określonej częstotliwości mogą hamować inne neurony otrzymujące mniej stymulację od dźwięków o innej częstotliwości. To hamowanie proporcjonalne do stymulacji pomaga poprawić kontrast i wyostrzyć odbiór dźwięku. Badania sugerują również, że boczne hamowanie jest silniejsze od niskich do wysokich częstotliwości i pomaga dostosować aktywność neuronów w ślimaku.

• Bekesy, G. Von „Blokowanie boczne typu Macha w różnych organach zmysłowych”. Journal of General Physiology, vol. 50, nr 3, 1967, ss. 519–532., Doi: 10.1085 / jgp.50.3.519.
• Fuchs, Jannon L. i Paul B. Utopić. „Dwupunktowa dyskryminacja: związek z właściwościami systemu somatosensorycznego”. Badania somatosensoryczne, vol. 2, nr 2, 1984, ss. 163–169., Doi: 10.1080 / 07367244.1984.11800556.
• Jonas, Peter i Gyorgy Buzsaki. „Hamowanie neuronowe”. Scholarpedia, www.scholarpedia.org/article/Neural_inhibition.
• Okamoto, Hidehiko i in. „Asymetryczna boczna hamująca aktywność nerwowa w układzie słuchowym: badanie magnetoencefalograficzne”. BMC Neuroscience, vol. 8, nr 1, 2007, s. 1 33., doi: 10.1186 / 1471-2202-8-33.
• Shi, Veronica i in. „Wpływ szerokości bodźca na równoczesny kontrast”. PeerJ, vol. 1, 2013, doi: 10.7717 / peerj.146.