Ce este inhibarea laterală? Definiție și exemple

Inhibarea laterală este procesul prin care neuronii stimulați inhibă activitatea neuronilor din apropiere. În inhibarea laterală, semnalele nervoase către neuronii vecini (poziționate lateral față de neuronii excitați) sunt diminuate. Inhibarea laterală permite creierului să gestioneze aportul de mediu și să evite supraîncărcarea informațiilor. Prin amortizarea acțiunii unor intrări senzoriale și prin îmbunătățirea acțiunii altora, inhibarea laterală ajută la accentuarea percepției noastre simțitoare asupra vederii, sunetului, atingerii și mirosului.

Cheltuielile cheie: inhibarea laterală

• Inhibarea laterală implică suprimarea neuronilor de către alți neuroni. Neuronii stimulați inhibă activitatea neuronilor din apropiere, ceea ce contribuie la accentuarea percepției simțului nostru.
• Inhibarea vizuală îmbunătățește percepția marginilor și crește contrastul în imaginile vizuale.
• Inhibarea tactilă îmbunătățește percepția asupra presiunii asupra pielii.
• Inhibarea auditivă îmbunătățește contrastul sonor și accentuează percepția sunetului.

Bazele neuronale

Neuronii sunt celule ale sistemului nervos care trimit, primesc și interpretează informații din toate părțile corpului. Principalele componente ale unui neuron sunt corpul celular, axonii și dendritele. Dendritele se extind din neuron și primesc semnale de la alți neuroni, corpul celular este centrul de procesare al unui neuron, iar axonii sunt procese nervoase lungi care se ramifică la capetele lor pentru a transmite semnale altor neuroni..

Conducerea potențialului de acțiune de-a lungul unui axon mielinizat și nemielinat. Encyclopaedia Britannica / UIG / Getty Images

Neuronii comunică informațiile prin impulsuri nervoase sau potențiale de acțiune. Impulsurile nervoase sunt primite la dendritele neuronale, trecute prin corpul celular și transportate de-a lungul axonului către ramurile terminale. În timp ce neuronii sunt strâns între ei, ei nu ating efectiv, ci sunt separați printr-un gol numit fanta sinaptică. Semnalele sunt transmise de la neuronul pre-sinaptic la neuronul post-sinaptic de către mesageri chimici numiți neurotransmițători. Un neuron poate face conexiuni cu mii de alte celule la sinapse creând o vastă rețea neuronală. 

Cum funcționează inhibarea laterală

În inhibarea laterală, activarea unei celule principale recrutează un interneuron, care, la rândul său, suprimă activitatea celulelor principale înconjurătoare. Adaptat din munca lui Peter Jonas și Gyorgy Buzsaki / Scholarpedia / CC BY-SA 3.0

În inhibarea laterală, unii neuroni sunt stimulați într-un grad mai mare decât alții. Un neuron puternic stimulat (neuron principal) eliberează neurotransmițători excitatori la neuroni de-a lungul unei anumite căi. În același timp, neuronul principal puternic stimulat activează interneuronii din creier care inhibă excitația celulelor poziționate lateral. Interneuronii sunt celule nervoase care facilitează comunicarea între sistemul nervos central și neuronii motori sau senzoriali. Această activitate creează un contrast mai mare între diverși stimuli și duce la o concentrare mai mare asupra unui stimul viu. Inhibarea laterală are loc în sistemele senzoriale ale corpului, inclusiv în sistemele olfactive, vizuale, tactile și auditive.

Inhibiție vizuală

Inhibarea laterală are loc în celulele retinei, ceea ce duce la îmbunătățirea marginilor și a unui contrast crescut în imaginile vizuale. Acest tip de inhibiție laterală a fost descoperit de Ernst Mach, care a explicat iluzia vizuală acum cunoscută sub numele de Benzi Mach în 1865. În această iluzie, panourile umbrate diferit așezate unul lângă celălalt apar mai ușoare sau mai închise la tranziții, în ciuda culorii uniforme în cadrul unui panou. Panourile par mai deschise la margine cu un panou mai întunecat (partea stângă) și mai închis la margine cu un panou mai deschis (partea dreaptă).

Benzi Mach. Drepturi de autor - Evelyn Bailey

Benzi mai întunecate și mai deschise la tranziții nu sunt cu adevărat acolo, ci sunt rezultatul inhibării laterale. Celulele retiniene ale ochiului care primesc o stimulare mai mare inhibă celulele din jur într-un grad mai mare decât celulele care primesc stimulare mai puțin intensă. Receptorii de lumină care primesc aport din partea mai deschisă a marginilor produc un răspuns vizual mai puternic decât receptorii care primesc intrare din partea mai întunecată. Această acțiune servește la îmbunătățirea contrastului la granițe, făcând marginile mai pronunțate.

Contrast simultan este de asemenea rezultatul inhibării laterale. În contrast simultan, luminozitatea unui fundal afectează percepția luminozității unui stimul. Același stimul pare mai luminos pe un fundal întunecat și mai întunecat pe un fundal mai deschis.

Cele două bare au aceeași nuanță de gri în toată lumea, dar par mai deschise în partea de sus (pe un fundal întunecat) decât pe partea inferioară (pe un fundal deschis). Shi V, și colab ./PeerJ 1: e146 / CC BY 3.0  

În imaginea de mai sus, două dreptunghiuri cu lățimi diferite și culoare uniformă (gri) sunt așezate pe un fundal cu un gradient de întuneric până la lumină, de sus în jos. Ambele dreptunghiuri par mai deschise în partea de sus și mai închise în partea de jos. Datorită inhibării laterale, lumina din porțiunea superioară a fiecărui dreptunghi (pe un fundal mai întunecat) produce un răspuns neuronal mai puternic în creier decât aceeași lumină din porțiunile inferioare ale dreptunghiurilor (pe un fundal mai deschis).

Inhibiția tactilă

Inhibarea laterală are loc și în percepția tactilă sau somato-senzorială. Senzațiile de atingere sunt percepute prin activarea receptorilor neuronali din piele. Pielea are mai mulți receptori care simt presiunea aplicată. Inhibarea laterală îmbunătățește contrastul dintre semnalele de atingere mai puternice și mai slabe. Semnalele mai puternice (la punctul de contact) inhibă celulele vecine într-un grad mai mare decât semnalele mai slabe (periferice la punctul de contact). Această activitate permite creierului să determine punctul exact de contact. Zonele corpului cu o acuitate la atingere mai mare, cum ar fi vârful degetelor și limba, au un câmp receptiv mai mic și o concentrație mai mare de receptori senzoriali.

Inhibiția auditivă

Se crede că inhibarea laterală joacă un rol în auz și pe calea auditivă a creierului. Semnalele auditive călătoresc de la cohlea din urechea internă la cortexul auditiv al lobilor temporari ai creierului. Diferitele celule auditive răspund mai eficient la sunete la frecvențe specifice. Neuronii auditivi care primesc stimulare mai mare din sunete la o anumită frecvență pot inhiba alți neuroni care primesc mai puțin stimulare din sunete la o frecvență diferită. Această inhibare în proporție de stimulare ajută la îmbunătățirea contrastului și la accentuarea percepției sunetului. Studiile sugerează, de asemenea, că inhibarea laterală este mai puternică de la frecvențe joase la înalte și ajută la ajustarea activității neuronilor în cohleă.

surse

• Bekesy, G. Von. „Inhibiție laterală tip bandă Mach în diferite organe cu sens.” Jurnalul de fiziologie generală, vol. 50, nr. 3, 1967, p. 519-532., Doi: 10.1085 / jgp.50.3.519.
• Fuchs, Jannon L. și Paul B. Drown. "Discriminabilitate în două puncte: relația cu proprietățile sistemului somatosenzorial." Cercetări somatosenzoriale, vol. 2, nr. 2, 1984, p. 163-169., Doi: 10.1080 / 07367244.1984.11800556. 
• Jonas, Peter și Gyorgy Buzsaki. „Inhibiție neuronală”. Scholarpedia, www.scholarpedia.org/article/Neural_inhibition.
• Okamoto, Hidehiko și colab. "Activitate neuronală inhibitoare laterală asimetrică în sistemul auditiv: un studiu magnetoencefalografic". Neuroștiință BMC, vol. 8, nr. 1, 2007, pag. 33., doi: 10.1186 / 1471-2202-8-33.
• Shi, Veronica și colab. "Efectul lățimii stimulului asupra contrastului simultan." PeerJ, vol. 1, 2013, doi: 10.7717 / peerj.146.