Embora algumas coisas podem ser "tão simples como preto e branco," este não foi o caso para os circuitos cerebrais que tornam possível para que você possa distinguir o preto do branco.

Os padrões de luz e sombra que se enquadram na retina fornecer uma riqueza de informações sobre o mundo que nos rodeia, mas os cientistas ainda não entendem como essa informação é codificada pelos circuitos neurais na parte visual córtex do cérebro que desempenha um papel fundamental na construção de representações neurais que são responsáveis ​​pela visão.



Mas as coisas acabam de receber muito mais clara com a descoberta de que a maioria dos neurônios no córtex visual responder seletividade da luz contra a escuridão, e combinar essas informações com outras funções de seletividade para estímulo para obter uma representação detalhada da cena visual.

Os cientistas sabem há muito tempo que os neurônios da retina que fornecem informações para os centros superiores do cérebro respondem seletivamente a luz vs. estímulos escuros. Eram conhecidos células 'ON' que responder seletivamente a estímulos luminosos e 'off' células que respondem seletivamente a estímulos escuro para formar canais paralelos separados veicular a informação aos circuitos no córtex visual.

Aqui é onde a imagem Got Muricy

Com base no registro das respostas dos neurônios individuais de eletrodos corticais, verificou-se que, assim como o canal ON e OFF entrou casca, convergindo para um único neurônio, uma convergência necessária para o surgimento de um romance de propriedades de resposta cortical seletividade para orientação das bordas.

Novas medidas de processamento cortical foram pensados ​​para levar a mais e mais sinais de mistura ON e OFF, de modo que os neurônios individuais respondeu da mesma maneira, tanto para estímulos de luz e escuridão.

Quantificar as respostas neurais

Estes resultados levantaram a questão óbvia. Se as respostas de neurónios corticais individuais de luz e escuro são ambíguas, uma vez que é possível que o cérebro nos permite perceber estas diferenças?

Drs. Gordon Smith e David Whitney no laboratório de David Fitzpatrick no Instituto Max Planck de Neurociências da Flórida decidiu que era hora de revisitar a questão. Utilizando novas tecnologias de imagem que tornam possível pela primeira vez para ver as atividades de centenas de neurônios simultaneamente no cérebro vivo, que quantificou as respostas dos neurônios furão córtex visual na luz e estimulação escuro.

A primeira surpresa para a equipe aconteceu quando olhou respostas corticais à apresentação de estímulos uniforme escuras ou claras.

Embora estudos anteriores haviam observado as respostas às mudanças no uniforme luminância, Smith et al. não só eram capazes de ver os neurônios que respondem a esses estímulos, eles encontraram manchas de neurônios que respondem preferencialmente ao escuro vs. estimulação luminosa.

Resposta seletiva

Ainda mais surpreendente, eles descobriram que os neurónios corticais que responderam selectivamente a orientação dos bordos ou a direcção do movimento do estímulo também respondeu preferencialmente ao escuro contra estímulos luminosos.

Em suma, os cientistas Max Planck Flórida descobriram que a informação sobre a intensidade e a luminosidade é retido nas respostas da maioria dos neurónios no córtex visual, e é parte integrante do código neural que usar circuitos corticais para representar o nosso mundo visual.

O próximo desafio para os cientistas Max Planck Florida é entender os padrões precisos de conexões sinápticas que permitem que circuitos corticais para construir essa representação modular de preto e branco.

Gordon B. Smith, E. David Whitney, David Fitzpatrick
Representação modular de luminância de polaridade nas camadas superficiais do córtex visual primário
Neuron, 2015; 88: 805

Ilustração: Martha Iserman