Экспериментальное и модельное исследование чувствительности нейронов наружного коленчатого тела к ориентации зрительного стимула

• Автор: Якимова, Елена Геннадьевна
• Шифр специальности: 03.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л. Морфо-функциональная организация дорсального ядра наружного коленчатого тела

1.2. Модельные исследования нейронов НКТд

1.3. Чувствительность нейронов НКТд к параметрам зрительных стимулов

1.4. Чувствительность нейронов наружного коленчатого тела к градиенту яркости

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА

2.1. Подготовка животных

2.2. Экспериментальные исследования

2.2.1. Система регистрации импульсной активности нейронов

2.2.2. Система зрительной стимуляции
2.2.3. Послеопытная обработка экспериментальных данных
2.3. Модельное исследование
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Общая характеристика рецептивных полей нейронов НКТд
3.2. Структура рецептивных полей исследованных нейронов НКТд
3.3. Верификация модели нейрона НКТд
3.4. Анализ зависимости реакций нейронов НКТд от ориентации стимула-градиента яркости
3.4.1. Общая характеристика реакций нейронов НКТд на предъявление в их рецептивные поля градиента яркости при различных ориентациях вектора градиента
3.4.2. Оценка чувствительности нейронов наружного коленчатого тела кошки к ориентации стимула-градиента яркости в зависимости от величины модуля градиента
3.4.3. Оценка латентных периодов в ответах нейронов НКТд при их тестировании градиентом яркости

3.4.4. Оценка зависимости параметров ответов нейронов НКТд от ориентации стимула-градиента яркости
3.4.5. Оценка динамики изменений предпочитаемых ориентаций стимула-градиента яркости нейронов НКТд
3.5. Анализ зависимости реакций нейронов НКТд от ориентации полосы
3.5.1. Общая характеристика реакций нейронов НКТд на предъявление в их
рецептивные поля полос различных ориентаций
3.5.2. Анализ латентных периодов НКТд на предъявление полос разной ориентации
3.5.3. Оценка зависимости параметров ответов нейронов НКТд от ориентации полосы
3.5.4. Анализ динамики ориентационной настройки нейронов НКТд на полосу
3.6. Сравнительный анализ чувствительности нейронов НКТд к ориентации стимула-градиента яркости и ориентации полосы
3.6.1. Сравнительный анализ параметров ПСТГ ответов нейронов НКТд на полосы и стимулы-градиенты разной ориентации
3.6.2. Сравнительный анализ ширины настройки нейронов НКТд на тестовые стимулы
3.6.3. Сравнительный анализ коэффициентов чувствительности при тестировании клеток НКТд градиентом яркости и полосой
3.6.4. Сравнительный анализ предпочитаемых нейронами НКТд ориентаций стимула-градиента яркости и полосы
3.6.5. Сопоставление коэффициентов ориентационной чувствительности и параметров рецептивных полей клеток
3.7. Результаты модельного исследования
3.7.1. Ответы линейной модели на тестовые стимулы и сопоставление их с экспериментальными данными.
3.7.2. Учет сдвига центра рецептивного поля относительно центра стимула
3.7.3. Учет эффекта насыщения
3.7.4. Учет вытянутости рецептивного поля
3.7.5. Учет асимметрии центральной зоны рецептивного поля
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 110 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Большую часть информации о внешней среде мы получаем с помощью зрения, анализируя изображения объектов на сетчатках. Зрительное опознание предполагает использование различительных признаков изображений при принятии решений о видимом объекте. Такими признаками могут быть характерные структурные особенности объекта, его форма, размер, цвет, местоположение, а также динамические параметры перемещения в пространстве. Поэтому исследование обработки зрительной системой информации о различных параметрах светового стимула является актуальной проблемой нейрофизиологии.
К настоящему времени известно, что в подкорковом центре зрительной системы, дорсальном ядре наружного коленчатого тела (НКТд), наряду с поточечным описанием изображений (Подвигин и др., 1974; Глезер, 1976; Шевелев, 1976; Creutzfeldt, Nothdurft, 1978; Подвигин, 1979; Stanley et al., 1999), осуществляется целый ряд подготовительных операций, необходимых для распознавания объектов. Об этом свидетельствует чувствительность нейронов НКТд к разным признакам изображений, таким как яркость, контраст, длина волны, ориентация, направление и скорость движения (Bishop et al., 1964; Kozak et al., 1965; Глезер, 1966; Barlow, Levick, 1969; Подвигин, Чуева, 1977; Vidyasagar, Vidas, 1982; Soodak et al., 1987; Shou, Leventhal 1989; Thompson et al., 1994a, 1994b; Zhou et al., 1995; Leventhal, et al, 1998; Hu et el., 2000; Xu et al., 2002; Подвигин и др., 1997a, 19976, 2000, 2003; Suematsu et al., 2012; Naito et al., 2013).
Имеется большое количество данных психофизических исследований способности человека воспринимать форму объектов на основании информации о распределении светотени на их поверхностях (Horn, Brooks, 1989; Pentland, 1989; Ramachandran, 1988; Uttal et al., 1996; Nishida, Shinya, 1998; Koenderink et al., 2004; Sawada, Kaneko, 2007; Khuu et al., 2011; Orban,

711, и системы дистанционного управления. Шаговый погружатель, управляемый электронной схемой, позволял осуществлять погружение микроэлекрода в ткань дискретно по 1, 5, 10, 15 шагов или непрерывно со скоростью 5 шагов в секунду. Один шаг двигателя погружал микроэлектрод на 3 мкм. Контроль погружения микроэлектрода осуществляли по счетчику глубины погружения. Обычно осуществляли регистрацию импульсной активности нейронов, находящихся на глубине от 11000 до 13000 мкм.
Система отведения импульсной активности В опытах регистрировали импульсную активность одного или нескольких соседних нейронов, отводимую одним электродом. Система отведения импульсной активности нейронов состояла из катодного повторителя, предусилителя сигналов, усилителя биопотенциалов. Регистрируемые сигналы подавались после усилителя на вход аналого-цифрового преобразователя.
2.2.2. Система зрительной стимуляции
Система оптической стимуляции состояла из трех частей:
оптического стимулятора, управляемого компьютером, программного обеспечения и системы фоновой засветки. Зрительные стимулы предъявляли с помощью проектора на белый экран, расположенный на расстоянии 140-160 см от глаза животного.
Моменты включения и выключения тестового стимула фиксировались с помощью блока отметки раздражения. Момент включения света отмечался одной короткой отметкой (1 мс), момент выключения -двумя такими отметками. Блок отметки раздражения срабатывал от сигнала фотодиода, расположенного в луче проектора, который открывался и закрывался при предъявлении оп- и оії-стимулов с помощью фотозатвора, управляемого компьютером.
Оптический стимулятор был разработан в лаборатории нейрофизиологии сенсорно-моторных функций Института физиологии им. И.П.Павлова на базе автоматического проектора «Протон». Программное