Войти
Сенсорная нейробиология является подполе нейробиологии, которая исследует анатомию и физиологию нейронов, которые являются частью сенсорных систем, таких как зрение, слух и обоняние. Нейроны в сенсорных областях мозга реагируют на стимулы, вызывая один или несколько нервных импульсов (потенциалы действия ) после предъявления стимула. Как информация о внешнем мире кодируется скоростью, временем и схемой потенциалов действия? Этот так называемый нейронный код в настоящее время плохо изучен, и сенсорная нейробиология играет важную роль в попытке его расшифровать. Рассмотрение ранней обработки сенсорной информации является преимуществом, поскольку области мозга, которые находятся «выше» (например, те, которые участвуют в памяти или эмоциях), содержат нейроны, которые кодируют более абстрактные представления. Однако есть надежда, что существуют объединяющие принципы, которые определяют, как мозг кодирует и обрабатывает информацию. Изучение сенсорных систем - важная ступенька в нашем понимании функции мозга в целом.
Типичный эксперимент в сенсорной нейробиологии включает предъявление серии соответствующих стимулов подопытному, в то время как за его мозгом ведется наблюдение. Этот мониторинг может выполняться неинвазивными методами, такими как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) или электроэнцефалография (ЭЭГ), или более инвазивными методами, такими как электрофизиология, использование электродов для регистрации электрической активности отдельных нейронов или групп нейронов. ФМРТ измеряет изменения кровотока, связанные с уровнем нейронной активности, и обеспечивает низкое пространственное и временное разрешение, но предоставляет данные для всего мозга. Напротив, электрофизиология обеспечивает очень высокое временное разрешение (можно разрешить формы одиночных пиков ), и данные могут быть получены из отдельных клеток. Это важно, поскольку вычисления выполняются в пределах дендритов отдельных нейронов.
В большинстве центральной нервной системы нейроны общаются исключительно, посылая друг другу потенциалы действия, в просторечии известные как «шипы». ". Поэтому считается, что вся информация, которую кодирует сенсорный нейрон о внешнем мире, может быть выведена по типу его импульсов. Современные экспериментальные методы не могут измерять отдельные спайки неинвазивно.
Типичный эксперимент с одним нейроном будет состоять из изоляции нейрона (то есть навигации по нейрону до тех пор, пока экспериментатор не найдет нейрон, который дает импульс в ответ на тип предъявляемого стимула, и (необязательно) определение того, что все наблюдаемых спайков действительно исходит от одного нейрона), а затем представляет протокол стимула. Поскольку нейронные ответы по своей природе изменчивы (то есть их характер пиков может зависеть не только от предъявляемого стимула, хотя не вся эта изменчивость может быть истинным шумом, поскольку факторы, отличные от предъявленного стимула, могут влиять на исследуемый сенсорный нейрон.), часто один и тот же протокол стимула повторяется много раз, чтобы почувствовать изменчивость, которую может иметь нейрон. Одним из распространенных методов анализа является изучение средней изменяющейся во времени скорости возбуждения нейрона, называемой его временной гистограммой после стимула или PSTH.
Одна из основных целей сенсорная нейробиология - это попытка оценить рецептивное поле нейрона ; то есть, чтобы попытаться определить, какие стимулы и каким образом заставляют нейрон срабатывать. Один из распространенных способов найти рецептивное поле - это использовать линейную регрессию, чтобы найти, какие характеристики стимула обычно вызывали возбуждение или подавление нейронов. Поскольку рецептивное поле сенсорного нейрона может варьироваться во времени (т.е. латентность между стимулом и воздействием, которое он оказывает на нейрон) и в некотором пространственном измерении (буквально пространство для зрения и соматосенсорных клеток, но и другие «пространственные» измерения, такие как частота звука для слуховых нейронов), термин пространственно-временное рецептивное поле или STRF часто используется для описания этих рецептивных полей.
Одна недавняя тенденция в сенсорная нейробиология использовала естественные стимулы для характеристики сенсорных нейронов. Есть веские основания полагать, что на сенсорные системы оказывалось эволюционное давление, чтобы они могли хорошо представлять естественные стимулы, поэтому сенсорные системы могут проявлять наиболее подходящее поведение в ответ на естественные стимулы. Принятие естественных стимулов в сенсорной нейробиологии замедляется из-за того, что математические описания естественных стимулов имеют тенденцию быть более сложными, чем упрощенные искусственные стимулы, такие как простые звуки или щелчки при прослушивании или модели линий в зрении. Бесплатное программное обеспечение теперь доступно, чтобы помочь нейробиологам, заинтересованным в оценке рецептивных полей, справиться с трудностями, связанными с использованием естественных стимулов.
Сенсорная нейробиология также используется как восходящий подход к изучению сознания. Например, визуальное восприятие и репрезентация изучались Криком и Кохом (1998), и были предложены эксперименты для проверки различных гипотез в этом потоке исследований.
.
