Forscher an der Harvard University gefunden haben Beweise dafür, dass die Netzhaut aktiv sucht neue Funktionen in der visuellen Umgebung, dynamisch zur Anpassung der Verarbeitung an, um die ungewöhnliche, während die Nichtbeachtung der Gemeinplatz. Die Wissenschaftler berichten in dieser Woche die Ausgabe der Zeitschrift Nature über ihre Feststellung, dass dieser Grundsatz der Neuheit-Erkennung arbeitet in vielen visuellen Umgebungen.
"Offenbar unseren Durst nach Neuheit beginnt in das Auge selbst", sagt Markus Meister, die Jeff C. Tarr Professor für Molekular-und Zellbiologie in Harvard Fakultät der Künste und Wissenschaften. "Unsere Augen Bericht der visuellen Welt an das Gehirn, aber nicht sehr treu. Stattdessen wird der Netzhaut entsteht ein Karikaturist der Skizze der visuellen Szene, wobei die wichtigsten Funktionen, während die Unterdrückung der weniger interessante Regionen."
Diese Ergebnisse liefern Hinweise darauf, dass das ultimative Ziel des visuellen Systems ist nicht einfach zu konstruieren intern eine genaue Wiedergabe der äußeren Welt, Meister und seine Kollegen schreiben in der Natur. Vielmehr ist das System zielt darauf ab, Auszug aus dem Ansturm von Roh-visuelle Informationen zu den wenigen Bits von Daten, die sich auf Verhalten. Dies beinhaltet die Rückwürfe von Signalen, die weniger nützlich, Netzhaut-und dynamische Anpassung bietet ein Mittel zur stripping aus der Visual-Stream vorhersehbar und daher weniger berichtenswert Signale.
Zum Beispiel, Meister sagt, in Visual-Umgebungen wie Wälder oder Felder von Gras mit vielen vertikalen Elemente, aber nur selten horizontalen Merkmale, die Netzhaut passt zur Unterdrückung der Routine vertikale Funktionen gleichzeitig die einzigartige horizontale Elemente.
Meister und seine Co-Autoren geprüft neuronale Signale in retinalen Ganglienzellen Zellen, die vermitteln visuelle Bilder aus dem Auge an das Gehirn. Diese Zellen im Allgemeinen Datensatz lokalen räumlichen Unterschiede und Veränderungen im Laufe der Zeit eher als treu Überstellungen der momentanen Szenen. Die Wissenschaftler hatten interpretiert dies als eine Form der prädiktiven Codierung, eine Strategie geprägt durch die Kräfte der Evolution in Anpassung an die durchschnittlichen Bild-Struktur der natürlichen Umgebungen.
"Doch Tiere stoßen viele Umgebungen mit visuellen Statistiken unterscheidet sich von diesem hypothetischen" durchschnittlichen "Szene", sagt Meister. "Wir haben festgestellt, dass, wenn dies passiert, wird die Netzhaut passt seine Verarbeitung dynamisch: Die raum-zeitlichen rezeptiven Felder der retinalen Ganglienzellen Zellen ändern, nach ein paar Sekunden in einem neuen Umfeld erleichtern. Diese Änderungen sind adaptive, die Verbesserung der prädiktiven Codierung durch die Stärkung der Fähigkeit dieser rezeptiven Felder Auswahl ungewöhnlicher Art sind. "
Während die Manipulation der visuellen Szenen, denen die Salamander und Kaninchen, Meister und Kollegen aufgenommen neuronale Signale von den Tieren "an retinalen Ganglienzellen Zellen, Prüfung, ob die Anpassung an ein anderes Umfeld verändert die Kodierung von Netzhaut-Signale. Von der neuronalen Antworten auf neue Reize, die Forscher berechneten die Empfindlichkeit der einzelnen Ganglion-Zellen auf verschiedene Szenen.
Für die meisten Zellen, die Empfindlichkeit zu einem Roman Szene war größer als Empfindlichkeit zu kontrollieren Szenen, auf die sich die Tiere bereits ausgesetzt waren, eine Lücke, wuchs allmählich in den Sekunden nach Einführung in eine neue Umgebung. Da diese Anpassung erfolgte in beiden Salamander und Kaninchen, Meister der Schluss gezogen, dass es typisch für Netzhaut-Funktion in beiden Amphibien und Säugetiere, Tiere, die sich stark in der Ökologie und Physiologie, sondern die Herausforderung der Anpassung an eine Variable visuellen Umgebung.
Meister der Co-Autoren über die Art Papier sind Toshihiko Hosoya, jetzt an der RIKEN Brain Science Institute in Japan, und Stephen A. Bacchus, jetzt an der Stanford University. Ihre Arbeit wurde von der National Eye Institute und der Human Frontier Science Program.
Harvard University
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