Исследование методом оптического картирования первичной зрительной коры головного мозга кошки при предъявлении изображений различного уровня сложности

• Автор: Иванов, Ростислав Сергеевич
• Шифр специальности: 03.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Оглавление

Список используемых сокращений Введение

Глава 1 Обзор литературы

1.1. Обработка информации зрительной коре

1.1.1. Передача и преобразование зрительного сигнала в мозге

1.2. Выделение признаков зрительного образа

1.3. Ориентационная чувствительность нейронов поля

1.4. Нейронная организация первичной зрительной коры

1.4.1. Модули первого порядка одиночный нейрон как детектор признаков зрительного образа

1.4.2. Микроколонка модуль второго порядка

1.4.3. Сверхколонка нейронов модуль третьего порядка

1.4.4. Корковая пластичность
1.5. Чувствительность к признакам изображения второго порядка углам, крестам, Уобразным фигурам
1.6. Эффект наклонных ориентаций
1.7. Метод оптического картирования нейронной активности
1.7.1. Хирургическая операция и подготовка животного
1.7.2. Применение оптического картирования по внутреннему сигналу
1.7.3. Анализ главных компонент и родственные методы Глава 2 Объект и методы исследования
2.1. Подготовка животного к эксперименту
2.1.1. Выборка животных
2.1.2. Анестезия
2.1.3. Система жизнеобеспечения животного
2.1.4. Хирургическая операция
2.2. Метод оптического картирования по внутреннему сигналу
2.2.1. Хирургическая операция и подготовка животного
2.2.2. Основа экспериментальной установки
2.2.3. Методы обработки оптического сигнала
2.2.4. Анализ данных
2.2.5. Связанное с событием картирование v ii
2.3. Экспериментальная установка для оптического картирования активности нейронов коры мозга по внутреннему сигналу
2.3.1. Макроскоп
2.3.2. камера и ее крепление


2.3.3. Перехват изображения
2.3.4. Передача кадров
2.3.5. Биологические источники шума
2.3.6. Осветитель мозга
2.4. Оптическая стимуляция и накопление
экспериментальных данных
2.4.1. Зрительные стимулы
2.4.2. Протокол эксперимента
2.5. Обработка экспериментальных данных
2.5.1. Усреднение и цифровая обработка сигналов
2.5.2. Построение карт ориентационной чувствительности
2.5.3. Построение функциональных карт ответа на
крестообразные фигуры
2.5.4. Традиционный метод анализа оптических данных
v ii
2.5.5. Методы главных компонент
Глава 3 Результаты исследования
3.1. Оценка стабильности регистрируемого оптического
сигнала
3.2. Оценка ориентационной чувствительности
3.3. Исследование эффекта наклонных ориентаций
3.4. Чувствительность к крестообразным фигурам
3.4.1. Функциональные карты ответа на крестообразные
стимулы
3.4.2. Функциональные карты ответа на составляющие
крестообразного стимула
3.5. Количественный анализ оптических карт, полученных при экспозиции изображений, содержащих признаки второго порядка
Глава 4 Обсуждение полученных результатов
4.1. Стабильность регистрируемого сигнала
4.2. Ориентационная чувствительность
4.3. Эффект наклонных ориентаций
4.4. Чувствительность к признакам формы второго
порядка
4.5. Сходство и различие оптической активации коры в
ответ на признаки первого и второго порядка
Выводы
Библиография


Поэтому целью нашей работы стало исследование тангенциальной упаковки в пЗК кошки нейроновдетекторов признаков формы второго порядка решток из пересекающихся линий, наборов крестов и углов с помощью метода коры мозга но внутреннему сигналу. Нейрон ЗК, чувствительный к ориентации светлой или темной полоски, вспыхивающей или движущейся в его рецептивном поле, принято называть детектором ориентации, а зависимость ответа от ориентации стимула ориентационной настройкой ОН Супин, Шевелев, см. , , i ,. До последнего времени считалось, что нейроны пЗК кошки и обезьяны оптимально настроены только на выделение из изображения светлых или темных полосок определенной ориентации и не детектируют более сложные изображения , i, , см. Супин, Шевелев, , . Детекторы ориентации исследованы детально с применением многих методов картированы их рецептивные поля , i, ,, определены временные параметры ответов Шевелев, i . Супин, Шевелев, . Уобразных фигур, углов, а также человеческих лиц до последнего времени были обнаружены только в нижневисочной коре кошек и обезьян i . , . В этих исследованиях акцент делался на описание структуры ответа нейрона, в то время как механизмы детекции по умолчанию считались принципиально теми же, что у детекторов ориентации. По результатам картирования рецептивных полей детекторов сложных изображений, как правило, трудно чтолибо сказать о механизмах детекции, так как практически у всех таких нейронов рецептивное поле не имеет дифференцированных тормозных и возбудительных зон рецептивное поле сложного типа, по Хьюбелу и Визелу. В регистрации ответов одиночных нейронов на более сложные, чем полоски, зрительные стимулы достигнут прогресс несколько лет назад в первичной проекционной области ЗК кошки были обнаружены детекторы пересечений и узлов ветвления линий Лазарева с соавт. Шевелев, Шевелев с соавт. vv . ii . Оказалось, что от трети до половины нейронов увеличивают свою реакцию в среднем в несколько раз по сравнению с максимальным ответом на оптимальную одиночную полоску при стимуляции их рецептивных полей вспыхивающей крестообразной фигурой со специфической для каждой клетки конфигурацией и ориентацией. Исследуя детекторы крестообразных фигур, исследователи пришли к выводу, что механизмы детекции этих достаточно простых фигур существенно сложнее, чем механизмы детекции полосок. При этом характеристики популяционного ответа таких нейронов до настоящего времени не были исследованы, не была установлена их функциональная архитектура, учитывающая распределение детекторов признака пересечения линий в пЗК и взаимное расположение детекторов крестов и ориентаций. Применение метода ОК нейронной активности на основе регистрации внутреннего картирующего сигнала открывает новые возможности в установлении функциональной структуры коры мозга. Благодаря высокому пространственному разрешению а при определнной модификации метода и временному, относительной неинвазивности, возможности проведения длительных экспериментов с применением различных стимульных ситуаций и анестезирующих агентов, совмещения с электрофизиологическими и картирующими методами исследования, этот метод дат возможность поновому оценить данные нейрофизиологических экспериментов на отдельных нейронах и дополнить их популяционными данными в надежде заполнить разрыв в понимании механизмов восприятия и обработки простых и сложных изображений. Создание установки и отладка протокола по оптическому картированию внутреннего сигнала для исследования популяционного нейронного ответа на индивидуальные зрительные стимулы. Исследование тангенциальной упаковки в первичной зрительной коре кошки нейроновдетекторов признаков формы изображения второго порядка ветвление и пересечение линий. Использование оптического картирования для изучения эффекта наклона преимущественного представительства в первичной зрительной коре нейронов, настроенных на вертикальные и горизонтальные ориентации по сравнению с наклонными.