Hubel i Wiesel & neuronowa podstawa percepcji wzrokowej

Crackle! Tato!

to są dźwięki, które profesorowie David Hubel i Torsten Wiesel słyszeli we wczesnych latach 50., kiedy nagrywali z neuronów w korze wzrokowej kota, przesuwając jasną linię przez siatkówkę. Podczas nagrań zauważyli kilka ciekawych rzeczy: (1) neurony wystrzeliły tylko wtedy, gdy linia znajdowała się w określonym miejscu na siatkówce, (2) aktywność tych neuronów zmieniała się w zależności od orientacji linii, oraz (3) czasami neurony wystrzeliły tylko wtedy, gdy linia poruszała się w określonym kierunku.

Podkręć głośność i słuchaj aktywności neuronów tych neuronów kory wzrokowej!

Klasyczne eksperymenty Hubela i Wiesela mają fundamentalne znaczenie dla naszego zrozumienia, w jaki sposób neurony wzdłuż ścieżki wzrokowej wydobywają coraz bardziej złożone informacje ze wzoru światła rzucanego na siatkówkę, aby skonstruować obraz. Po pierwsze, wykazali, że w korze wzrokowej znajduje się mapa topograficzna, która reprezentuje pole wzrokowe, gdzie pobliskie komórki przetwarzają informacje z pobliskich pól wzrokowych. Co więcej, ich praca ustaliła, że neurony w korze wzrokowej są ułożone w precyzyjną architekturę. Komórki o podobnych funkcjach są zorganizowane w kolumny, małe maszyny obliczeniowe, które przekazują informacje do wyższego obszaru mózgu, gdzie powstaje obraz wizualny. W sumie ich praca ujawniła, w jaki sposób wizualne neurony korowe kodują funkcje obrazu, podstawowe właściwości obiektów, które pomagają nam budować naszą percepcję otaczającego nas świata.

ale nie zaczęli od tak jasnych wyników i skrupulatnych nagrań. Ich pierwsze odkrycie było raczej wynikiem czystego szczęścia! Pracując w małym laboratorium piwnicznym w Johns Hopkins, Hubel i Wiesel starali się znaleźć jakąkolwiek aktywność neuronalną w mózgu kota, która korelowała z obrazami ciemnych i jasnych plam. Coraz bardziej sfrustrowani, machali rękami, skakali, a nawet wyświetlali zdjęcia efektownych kobiet z magazynów! Niestety, nic.

potem, gdy przesuwali slajd w oftalmoskopie, usłyszeli ognisko w kocie kory wzrokowej. Krawędź ślizgu miała słabą, prostą, wąską linię na siatkówce kota. Badali celę przez dziewięć godzin, a potem biegli korytarzem krzycząc z radości!

tutaj można usłyszeć jak dr Hubel opisuje:

wkrótce po ogłoszeniu, że Hubel i Wiesel otrzymają nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w 1981 roku, dr Hubel powiedział: „istnieje mit, że mózg nie może zrozumieć samego siebie. Porównuje się go do człowieka próbującego podnieść się za pomocą własnych bootstrapów. Uważamy, że to nonsens. Mózg może być badany tak samo jak nerki.”

Touché, Dr. Hubel, touché.

~

Zdjęcie: Jooyeun Lee.