В то время, когда мы бегаем через лес, изображение деревьев, думается, перемещается назад через отечественную сетчатку. Это происходит для обоих глаз в том же самом направлении. В случае если, но, мы оборачиваемся отечественную собственную ось, деревья, думается, вращаются около нас.
Для одного глаза это вращение идет с внешней стороны в, и для другого это идет от наизнанку. Отечественный мозг обрабатывает такие широкомасштабные перемещения в визуальной окружающей среде, «оптический поток», так, дабы, бегая, к примеру, мы имели возможность оценить отечественную скорость верно и неизменно не спотыкались.
Человеческий мозг, само собой разумеется, не неповторим в способности ощущать оптический поток. Рыбы, каковые живут в потоках и реках, применяют эту свойство, к примеру, мешать тому, дабы себя дрейфовали в токе.
На базе оптического потока рыба исправляет собственный пассивный дрейф через ее собственное плавание. То, как и где мозг рыбы делает эти вычисления, не было ранее известно.
«Мы желали знать, как компенсационные перемещения позваны и которыми нейронами», растолковывает Хервиг Байер. Вместе с его отделом в Университете Макса Планка Нейробиологии он ищет и обрисовывает нейронные сети в мозгах личинок данио-рерио, каковые руководят определенными типами поведения.
Это не легкая задача, потому, что, не обращая внимания на ее маленький размер, мозг личинки рыбы 5 мм длиной имеет несколько сотен тысяч нейронов. Одно преимущество, но, пребывает в том, что мозг личинки рыбы практически полностью прозрачен.
Нейроны смогут так наблюдаться под микроскопом, не требуя никакого хирургического разбора.Для их опытов ученые разместили личинки рыбы в круглые контейнеры, где они видели черно-белые полосы, каковые переместили их. Животные показали разные реакции в зависимости от представленного примера перемещения. В то время, когда полосы переместились от напротив для обоих глаз, рыба плавала прямо вперед либо пробовала обернуться.
Но, в то время, когда полосы переместили рыбу в по часовой стрелке либо направление против часовой стрелки, эти два глаза следовали за воспринятым направлением вращения. Компенсационные перемещения всего тела (optomotor поведение) либо одних лишь глаз (optokinetic поведение) должны вынудить перемещение сигнализировать на сетчатке как возможно меньше – и сохранить стабильность рыбы в месте.Нейробиологи желали выяснить нейроны, тогда как мозг обрабатывал самопроизвольное перемещение и начинал optomotor либо optokinetic перемещения. «Это было похоже на поиск иголки в стоге сена», растолковывает Фуми Кубо, первый создатель изучения. «Это было бы полностью немыслимо всего пара лет назад». Для ее изучения Фуми Кубо, что трудился в сотрудничестве с Аристайдсом Арренбергом и Вольфгангом Дривером от Университета Биологии I во Фрайбургском учёных и университете из Фрайбургской Группы Превосходства Центр BIOSS Биологических Сигнальных Изучений, применял новый научный способ: отображение всего мозга.
Благодаря последним флуоресцентным краскам и сложным генетическим способам, сравнительно не так давно стало вероятно визуализировать схемы всех нейронов в мозгу рыбы. Характерная изюминка данной техники, но, то, что краски изменяют цвет, в то время, когда нейрон делается активным.
На протяжении опыта головы рыбы с маркированной нервной совокупностью были включены в гель. Движущиеся полосатые образцы на стенах контейнера произвели животным чувство от самопроизвольного перемещения, аналогичного сенсации, позванной в кино IMAX. В зависимости от того, дрейфовали ли полосы вперед либо вращались, рыба следовала за примерами их глазами либо разбила их хвосты.
Применяя микроскоп с двумя фотонами, ученые смогли замечать, какие конкретно нейроны реагировали на направление движущихся полос.Четыре отборных направлением типа клетки были ранее выяснены в сетчатке. В течение продолжительного времени ученые предсказали, что эти клетки так или иначе несут данные об оптическом потоке к нисходящим нейронам в визуальном мозгу, что со своей стороны передал команды в моторные центры, каковые руководят движениями и глазом тела.
Нейробиологи сейчас преуспели в том, дабы демонстрировать существование таких относительно несложных нейронных связей. Они кроме этого нашли семь ранее малоизвестных типов клетки, важных за более сложные ответы на данные от обоих глаз. К примеру, один тип клетки делается активным, в то время, когда глаза ощущают перемещение вперед, но не по часовой стрелке вращение, которое стало причиной бы поворот направо.
Это открытие превосходно как и в том и другом случае, левый глаз обязан найти перемещение с внешней стороны в. «Так, Не только сделал мы находим новые типы клетки, мы кроме этого нашли вероятное объяснение относительно того, из-за чего мозг рыбы различает переводный (другими словами, пошлите либо назад), и вращательный (другими словами, по часовой стрелке либо против часовой стрелки) перемещения», растолковывает Фуми Кубо.Когда рыбы были размещены назад, плавая вольно в их баке, ученые создали монтажную схему клеток на базе зарегистрированных задач для их типов местоположений и новых нейрона в мозгу.
Их результаты оказывают помощь обеспечить лучшее познание обработки перемещений в позвоночном мозгу. Но Фуми Кубо уже думает о следующей стадии в изучении: «Следующая неприятность будет быть в том, чтобы доказать предложенные связи в мозгу».