Neuroninių signalų virsmų tyrimas žiurkės viršutiniuose kalneliuose
Recenzentas / Reviewer | |
Recenzentas / Reviewer | |
Komisijos pirmininkas / Committee Chairman | |
Komisijos narys / Committee Member | |
Komisijos narys / Committee Member |
Elgesys yra kontroliuojamas smegenų neuronų; todėl dažniausiai pokyčiai elgsenoje yra susiję su pakitusia neuronų tinklų veikla. Tai reiškia, kad smegenų ligų gydymas galėtų būti efektyvesnis, kai žinomi neuroniniai mechanizmai atsakingi už sutrikusią elgseną. Vienas sutrikusios elgsenos pavyzdys gali būti lėtinių smegenų ligų metu stebimi dėmesio, susijusio su rega, sutrikimai. Pavyzdžiui, Alzheimerio ligos pacientai lėčiau pastebi objektus, kurie gręsia susidūrimu. Tikėtina, kad tai susiję su sutrikusia viršutinių kalnelių veikla, kur tokie regos stimulai yra atpažįstami. Atpažinant tokio tipo regos stimulus smegenys turi greitai reaguoti į stimulo dydžio pasikeitimus, tad reikia suprasti, kaip įvyksta toks skirtingo dydžio stimulų atpažinimas. Todėl šio tyrimo tikslas: nustatyti žiurkės viršutinių kalnelių viršutinių sluoksnių neuronų atsakų savybes, kai keičiasi regos stimulo dydis ir kontrastas. Uždaviniai: įvertinti receptorinio lauko ploto priklausomybę nuo stimulo dydžio ir stimulo kontrasto; palyginti atsakų amplitudes skirtingo dydžio ir kontrasto stimulams. Metodai: į 6–ių uretanu anestezuotų žiurkių viršutinius kalnelius buvo įvedamas tetrodas. Regos stimulai buvo rodomi kompiuterio monitoriuje. Neuronų grupių ('multi–unit') atsakai buvo analizuojami stimulo pradžioje (ON) ir pasibaigus stimului (OFF atsakas). Rezultatai: stimului didėjant nuo 1.5 ° iki 15° ON receptorinis laukas padidėjo vidutiniškai 7.96+2.9 kartų (n=4; p<0.01), OFF –5.1+1.8 karto (n=4; p<0.01). Kontrastui padidėjus nuo 25–50% iki 100% ON RF plotas mažėjo 11+4.24 kartų (n=2, p<0.05); OFF atsakų RF plotas vidutiniškai mažėja 3.23+0.5 karto (p<0.05; n=2). ON amplitudės kintant stimului nuo 1.5° iki 15° vidutiniškai padidėjo 1.7+0.5 karto kiekvienai žiurkei (n=6; p<0.05), OFF amplitudės vidutiniškai padidėjo 1.4+0.76 (p>0.05; n=4). Kintant kontrastui amplitudės buvo per daug įvairios, neįžvelgtos didėjimo ar mažėjimo tendencijos. Išvados: Didėjant stimului receptorinio lauko plotas auga. ON ir OFF receptorinio lauko plotas mažėja, didėjant kontrastui, todėl tiek ON, tiek OFF atsakams stebimas receptorinis laukas yra mažiausias, kai stimulo kontrastas yra didžiausias. ON atsakų amplitudė nedaug didėjo, didėjant stimului, OFF atsakų amplitudžių pokyčiai nebuvo statistiškai reikšmingi. Aiškios multi–unit atsakų amplitudžių priklausomybės nuo kontrasto nebuvo stebėta. Gauti rezultatai rodo, kad augant stimulo dydžiui, vis daugiau viršutinių kalnelių neuronų reaguoja į stimulą. Tai turėtų palengvinti greitą susidūrimu gręsiančių, tai yra didėjančių regos stimulų atpažinimą. Todėl tikėtina, kad susidūrimu gręsiančių stimulų atpažinime dalyvauja didelė dalis viršutinių kalnelių neuroninio tinklo.
Our behavior is largely determined by neuronal activity; and most changes in behavior are associated with altered activity of neuronal networks. Therefore, treatment of many brain diseases could be more efficient if neuronal circuits underlying the disease–impaired behavior were known. An example of such an impaired behavior can be visual attention, compromised by a number of noninfectious brain diseases. For instance, Alzheimer's disease patients respond slower to collision imitating images. It is likely that such compromised visual attention is due to abnormal function of the superior colliculus, which detects collision–threatening images. For such image recognition neurons must quickly identify changes in the image size. Objective: to investigate the properties of neuronal responses to visual stimuli of different size and contrast in the superficial layers of the superior colliculus of rats. Aims: to evaluate the dependence of the receptive field area on the stimulus size and contrast and to compare the amplitudes of the responses to visual stimuli of different size and contrast. Methods: a 4–channel tetrode was inserted into the superficial layers of the superior colliculus in 6 sedated with urethane rats. The different size and contrast stimuli appeared on a computer monitor. Neuronal responses at the stimulus start (ON) and immediately after the stimulus end (OFF response) were used for analysis. Results: when stimulus size increased from 1.5° to 15° the receptive field area enlarged 7.96+2.9 times (n=4; p<0.01) for ON and 5.1+1.8 (n=4; p<0.01) for OFF response. For a stimulus contrast change from 25% to 50–100%, the receptive field area decreased 11+4.24 times (n=2, p<0.05) for ON and 3.23+0.5 times (p<0.05; n=2) for OFF responses. If stimulus size changed from 1.5° to 15° amplitudes grew 1.7+0.5 times (n=6; p<0.05) for ON and 1.4+0.76 times (p>0.05; n=4) for OFF responses. Amplitudes were too various, with no tendencies in amplitude shifts after contrast changes. Conclusion: Receptive field area increased for larger stimuli. ON and OFF receptive field area decreased when stimulus contrast increased, being minimal when contrast was maximal for both ON and OFF responses. The amplitude of ON responses slightly increased for larger stimulus, changes in OFF response amplitude were not statistically significant. No signifficant dependence of response amplitudes on the visual stimulus contrast was found for multi–unit signals. The obtained results demonstrate that many more neurons respond to increased visual stimulus in the superior colliculus. This phenomenon should facilitate a rapid recognition of collision–threatening stimuli that increase in size. These results suggest that a large fraction of neurons in the superior colliculus network participate in the collision–threatening stimuli recognition.