Vědci rozklíčovali nervové signály přenášející vizuální informaci

TLDR verze: Vědci z univerzity v Helsinkách zjistili, že mozek interpretuje jenom polovinu nervových signálů, které přinášejí vizuální informaci. Studie tu, oznámení tu.

Vidět elektromagnetické záření není žádná sranda. Už dlouho (i.e. tak 80 let) víme, že naše oko dokáže zachytit i jediný foton, a poslat o tom rekomando do mozku. Tyčinky, tedy buňky zachytávající světlo, totiž obsahují molekuly, které při absorpci i jediného fotonu změní tvar a buňky excitují. Koneckonců jsem o fungování nejen-tyčinek psal i tu.

Zatím jsme ale nevěděli, co si mozek počne s informací „jeden foton je tu“. Nová studie zkoumající myšky ve tmě tak vrhla světlo na to, jak náš mozek dekóduje jednotlivé senzorické vjemy, a jaký tyto vjemy mají v konečném důsledku vliv na chování.

The show must go ON

V úvodu jsem sice nastínil velmi jednoduché fungování foton-tyčinka-mozek, situace je ale fskutečnosti mnohem složitější – mezi tyčinkou a „mozkem“ jsou totiž ještě nasáčkované další neurony. Jedny jsou i takzvané gangliové buňky, které jsou ve dvou příchutích: ON a OFF.

Ve tmě tyčinky, stejně jako polévka od Vitanny, vypouštějí glutamát. OFF neuronové buňky jsou glutamátem excitované, a posílají tak do mozku neustále signál „je tma je tma je tma hej furt je tma“. Naopak ON buňky při signalizaci glutamátem ani nepípnou. Při příletu fotonu tak, přirozeně, signalizace glutamátem ustane, ON buňky zakřičí „VIDÍM SVĚTLO!“ a OFF neurony sklapnou.


Jednu kontextovou reklamu na Vitannu, prosím! 

Otázka tedy zní, poslouchá mozek signály ON buněk, OFF buněk, nebo oba najednou? Integrovat oba signály je taky docela fuška – spousta gangliových buněk posílá signály najednou, ať už o tom, že je tma, nebo světlo. A taky je tam nějaký šum, který by bylo asi moudré vyfiltrovat. Co mozek s tím?

Na to odpovídá právě studie Liny Smeds et al. z univerzity v Helsinkách. Myšky v jejich studii plavaly k cíli při stále obtížnějších světelných podmínkách – až na jejich sítnice reálně dopadalo jen pár fotonů. Nervové signály tedy měly být velmi ojedinělé. Jedna skupina myšek byla geneticky upravená – byla méně citlivá na detekci fotonů. Jejich ON gangliové buňky potřebovaly pro signalizaci 10x více světla, než jejich OFF buňky.

Geneticky neupravené myšky plavaly k cíli, označenému světlem, desetkrát rychleji. Tedy přesně tolikrát, kolikrát byly citlivější na fotonové signály ON kanály – což znamená, že OFF signalizace mozkům upravených myšek mnoho užitečných informací nepřinesla. Vlastně OFF signály úplně vypouští, a spoléhá jenom ON. Mozek tak zahodí celou půlku informace, které mu snaživé neurony přinesou.

Co kdybychom používali 100% zraku?

Co to znamená? Dokázali bychom vidět ultrafialové záření a oktarín, jenom kdyby se náš mozek trochu víc snažil? Ne a ne (bohužel). Pravděpodobně by nás vidění stálo trochu víc námahy, protože by mozek musel naslouchat jak „signálu“ tak „tichu místo signálu“. Při troše divočejší představivosti by se to dalo přirovnat ke schopnosti „vidět tmu“.

K čemu je to tedy dobré? Chleba to asi nezlevní a změnu klimatu nezastaví, ale dalo by se toho možná využít například pro oční implantáty. Nejpravděpodobněji teď však neurobiologové světa tančí kozáček a žhaví superkompjůtry pro další simulace. Fakt, že mozek se ani nenamáhá interpretovat celou polovinu informace, které se mu dostává, by mohl pomoci rozklíčovat, jak se chová k integraci jiných vjemů. Ve finále bychom se tak mohli dočkat predikce chování z jednotlivých nervových signálů. Ale tenhle level neurobiologie, jakkoliv přitažlivý nebo děsivý, je zatím furt ještě daleko.

[TL]

Pokud vás zajímají další pokusy rozebrat mozek na prvočinitele, pusťte si třeba moje video o optogenetice:

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol – podpořte i vy drobákem mojí snahu informovat o vědě věčně & vtipně a přispějte mi v kampani na Patreonu.

A sledujte mojí snahu případně i na Facebooku či YouTube!

Diskuze