Как мы видим? Нейробиология зрительного восприятия
- Автор: Маслэнд Ричард
- Год: 2022
- Язык: русский
- ISBN: 978-5-9614-7248-6
- Переводчик: Ирина Вадимовна Евстигнеева
- Жанр: Зарубежная образовательная литература
Электронная книга - «Как мы видим? Нейробиология зрительного восприятия». Краткое содержание книги:
Он рассказывает обо всех аспектах зрения, устройстве наших глаз, процессах восприятия и осмысления сигналов. Читателей ждет научное путешествие по лабораториям нейробиологов, блестяще изложенные сведения о новейших экспериментах в области зрения и повод задуматься о том, как мы видим других людей и мир вокруг.
Меня заинтересовала технология Эймса, и по окончании магистратуры я добился, чтобы меня приняли научным сотрудником в его гарвардскую лабораторию. Эксперименты, которые я проводил под руководством Эймса, могли бы служить отличным базовым введением к курсу биологии восприятия. В них не было ничего новомодного, ничего «нобелевского» – просто реальная наука, небольшой, но важный шаг вперед, который открывал путь к новому пониманию.
Мы с Эймсом хотели узнать, как работает нейронная сеть сетчатки – проникнуть внутрь сетчатки и понять, каким образом происходит передача сигналов от внутренних нейронов к ганглионарным клеткам, которые в итоге формируют зрительное сообщение для головного мозга. Чтобы узнать это, мы собирались воздействовать на синапсы нейронов с помощью различных веществ, нацеленных на конкретные типы синапсов. Проще говоря, мы хотели оказать точно выверенное химическое воздействие на систему и посмотреть, как она отреагирует.
Первым шагом на пути к нашей цели было узнать, какие именно нейромедиаторы и каким образом используются в сетчатке. Нейроны сетчатки связаны десятками видов синапсов, и мы хотели детально изучить работу этой системы – простимулировать отдельные синапсы и посмотреть, как меняется выходной сигнал сетчатки. Например, существуют ли конкретные нейромедиаторы, отвечающие за передачу только on-ответов или только off-ответов? Какие нейромедиаторы вовлечены в способность сетчатки воспринимать движущиеся стимулы? Не приведет ли это к открытию механизма, который кажется магическим и посредством которого небольшая группа нейронов в сетчатке определяет направление движения стимула?
Сама схема эксперимента была довольно простой. Глядя через микроскоп, я осторожно опускал микроэлектрод, пока его кончик не касался поверхности сетчатки. Если мне везло, ганглионарная клетка издавала легкий хлопок (мы выявляем активность нейронов, усиливая слабый сигнал, улавливаемый микроэлектродом). Если нет, я осторожно перемещал микроэлектрод влево или вправо, внимательно слушая, когда появится отчетливая последовательность электрических разрядов. Когда клетка была надежно изолирована, я включал примитивный оптический стимулятор с воздушным охлаждением, который излучал на сетчатку точечное пятно света. Во время вспышек света я прислушивался к тому, как реагирует клетка. Изучив параметры ее ответа, я вводил через боковой отвод тестовые реагенты и смотрел, изменилась ли реакция. Все это делалось почти в полной темноте, при тусклом красном освещении подобном свету ночника, чтобы минимизировать непреднамеренное раздражение сетчатки. Звуковым фоном служило шипение воздуха в вентиляции и потрескивание фоновых разрядов – нейронного шума.
И да, забыл сказать, что воздух в комнате был нагрет до температуры тела кролика (37,2 ℃). Когда Дел разрабатывал оригинальный эксперимент, он не знал, какие условия необходимы, чтобы ткань оставалась живой вне организма. Ему показалось логичным предположить, что одно из ключевых требований – держать изолированную сетчатку в таких же температурных условиях, которые существуют в кроличьем глазу. Но сетчатка инкубировалась в проточном растворе, в который вводилась струя кислорода. Так как же гарантировать поддержание стабильной температуры в инкубационной чашке? Всегда дотошный, Дел нашел простое решение: создать среду, в которой всё – сетчатка, растворы, воздух – имело температуру тела кролика, 37,2 ℃. По его заказу в лаборатории построили небольшую «теплую комнату», которая нагревалась внешними обогревателями до любой необходимой температуры. Зимой, когда воздух был сухим, находиться 12 часов подряд в крошечной комнатушке, нагретой до 37,2 ℃, не составляло труда. Куда сложнее нам приходилось летом, когда воздух насыщался влагой. (Когда я создал собственную лабораторию, чуть ли первым делом задался целью найти другой способ контролировать температуру.)
В те времена было известно всего несколько видов нейромедиаторов. Как показал грубый химический анализ, все они присутствовали в сетчатке. Заинтригованные, мы решили использовать эти вещества в качестве нейрональных маркеров, которые помогли бы нам идентифицировать клетки. Исходя из предположения, что разные функциональные типы нейронов должны использовать разные нейромедиаторы, мы решили, что изучение действия этих медиаторов укажет нам на то, какие клетки сетчатки выполняют специализированные функции.