معلومة

كيف تنتقل معلومات اللون من العين إلى المخ عبر العصب البصري؟


أفترض أن هذا له علاقة بالمشابك العصبية والمواد الكيميائية المحددة التي تبدأ شحنات محددة من خلال المكونات الفرعية للعصب البصري ، وأن الدماغ يفسر بطريقة ما لتكوين صورة فعلية ؛ لكن بكل صدق ليس لدي أي فكرة.

من الواضح أن العين معقدة للغاية ، وبما أنني لست مرتبطًا بشكل كبير بجميع المصطلحات حتى الآن ، سأكون ممتنًا للحصول على إجابة بمصطلحات الشخص العادي.


رؤية الألوان من حيث الشخص العادي:

تحتوي العينان على طبقة حساسة للضوء تشبه إلى حد كبير كاميرا رقمية تسمى شبكية العين. يوجد في وسط هذه الطبقة بقعة بعرض 3 مم تسمى النقرة تحتوي على كثافة عالية من الخلايا الحساسة للضوء ، تسمى المخاريط. المخاريط جائعة للفوتون وتعمل فقط في الضوء الساطع (الرؤية الضوئية). يطلق عليهم المخاريط بسبب شكلهم المخروطي. القضبان وفيرة في المحيط وتتوسط الرؤية الليلية ذات النطاق الرمادي (الرؤية الاسكتلندية).

توجد الأقماع الموجودة في النقرة في ثلاثة أنواع: المخاريط الحمراء والخضراء والزرقاء - ومن ثم فهي تنقل صورًا ملونة تشبه إلى حد كبير الصور الرقمية ، أي كحزمة من البكسل بمزيج من الأحمر والأخضر والأزرق.

المخاريط في شبكية العين هي الخلايا العصبية الأولى (تسمى الخلايا العصبية) في سلسلة طويلة من الخلايا العصبية. ومن ثم تسمى المخاريط الخلايا العصبية الأولية. ترتبط بالخلايا العصبية الثانوية ، وهي الخلايا العقدية للشبكية (RGCs). هذه الخلايا لها نتوءات طويلة تسمى المحاور. تتجمع هذه المحاور معًا لتشكيل العصب البصري. كل مخروط في النقرة يتصل بـ RGC واحد. يمتد العصب البصري من شبكية العين إلى الدماغ. يتم إرسال المعلومات عبر العصب البصري على شكل نبضات كهربائية ، تمامًا مثل شريحة حساسة للضوء تعمل في الكاميرا. تصل المعلومات الواردة من العصب البصري في النهاية إلى القشرة البصرية الأولية في الدماغ ، والتي يشار إليها أيضًا باسم V1 أو القشرة المخططة (الشكل 1).

في القشرة البصرية ، توجد خريطة شبكية ، مما يعني وجود تمثيل طبوغرافي في الدماغ يطابق صورة الشبكية. بعبارة أخرى ، يتم عرض الصور بأمانة على سطح الدماغ كنشاط عصبي. تتمثل وظيفة الدماغ في معالجة هذه الصور بشكل أكبر وتوليد تصورات واعية منها ؛ نراه بالدماغ وليس بالعيون (اقتباس مشهور من Bach-y-Rita).


التين. 1. النظام البصري. المصدر: IEEE

مراجع
- كولب وآخرون. ، Webvision. تنظيم الشبكية والجهاز البصري. جامعة يوتا
- Purves وآخرون., علم الأعصاب 2اختصار الثاني إد. سندرلاند (ماجستير): سينيور أسوشيتس ؛ 2001


كيف يتم تشفير المعلومات بين العين والدماغ؟

من خلال أخذ نظرة مبسطة للغاية وربما ساذجة للعين ، فإنه يأخذ الضوء (أو & quotinformation & quot) الذي يحفز العصي ويأتي على شبكية العين. ثم تنتقل هذه المعلومات على طول العصب البصري إلى الدماغ.

يجب ترميز هذه المعلومات بشكل ما - هل نعرف كيف يتم تشفيرها؟

& # x27m لست متأكدًا من نوع إجابتك & # x27re التي تبحث عنها ، لذلك لا تتردد في تقديم سؤال متابعة إذا لم أجيب على السؤال الذي لديك. هل تقصد ما هي أنواع الإشارات التي تحمل المعلومات على طول العصب البصري من شبكية العين إلى الدماغ ، أو كيف يتم تنظيمها ، أو علم التشريح العصبي؟ هنا & # x27s تجول ، رغم ذلك.

تتكون شبكية العين أساسًا من ثلاث طبقات من الخلايا: طبقة خلفية للمستقبلات الضوئية (قضبان ومخاريط) ، وطبقة وسطى من الخلايا ثنائية القطب ، وخلايا عقدة شبكية. تنشط المستقبلات الضوئية استجابة للضوء من منطقة معينة من العالم الخارجي ، لذلك يمكن أن يشكل تنشيطها ، بهذا المعنى ، رمزًا لمكان وجود الأشياء في البيئة. يتم نقل هذه المعلومات إلى الخلايا ثنائية القطب ثم إلى الخلايا العقدية الشبكية ، حيث تبدأ المعالجة الأولية بالفعل. إذا كنت & # x27re مهتمًا بالكثير من التفاصيل حول هذا الموضوع ، فإليك مقالة مراجعة رائعة حول ما نعرفه عن العمليات الحسابية التي تحدث في شبكية العين ، على الرغم من أنها & # x27s ليست متاحة للجمهور. TLDR هو أنه ، حتى في شبكية العين ، تبدأ الحسابات في القيام بأشياء مثل شحذ الحواف ، ومعالجة الحركة بطرق معقدة نسبيًا ، وأكثر من ذلك.

تتلقى كل خلية عقدة شبكية معلومات من عدة مستقبلات ضوئية (لذلك هذا مثال على الانضغاط العصبي) ، لكنها لا تزال منظمة بحيث تمثل الخلايا العقدية القريبة إشارات من مناطق قريبة من الفضاء. ترسل الخلايا العقدية معلوماتها عبر العصب البصري إلى الدماغ ، حيث تصل إلى نواة التركيب الجانبي للمهاد ثم تنتقل إلى المناطق المرئية المبكرة من القشرة القذالية وأماكن أخرى لمزيد من المعالجة.

هذا هو رسم تخطيطي لإشارات المسار من شبكية العين إلى الدماغ. إذا كنت تسأل عن أنواع الإشارات التي يتضمنها ذلك ، فإن الخلايا العصبية مثل الخلايا العقدية في شبكية العين تنقل المعلومات عبر إمكانات الفعل مثل الخلايا العصبية الأخرى.


لدينا جميعًا & # 8211 The & # 8220 Blind Spot & # 8221

تُظهر الصورة أدناه الانطباع البصري للعين اليسرى السليمة - لماذا توجد دائرة سوداء تظهر على يسار المركز مباشرةً؟ هذا هو الجزء الذي لا تراه العين اليسرى السليمة - البقعة العمياء الموجودة في عيون الجميع اليمنى واليسرى. قد تقول: "لا ، ليس أنا ، ليس لدي منطقة عمياء في عيني ، يمكنني رؤية كل شيء." سنبين لك في هذه المدونة أنه حتى مع وجود رؤية صحية تمامًا ، فإن هذا ليس صحيحًا!

ما هي النقطة العمياء؟

تصطف داخل كل عين شبكية العين ، والتي ترسم كل ما نراه كصورة شاملة نقطة بنقطة ، وتحولها إلى إشارات كهربائية. يتم نقل هذه الإشارات إلى الدماغ عبر الألياف العصبية. تتجمع جميع الألياف العصبية للشبكية معًا في موضع محدد في العين وتشكل حزمة عصبية. تتطور هذه الحزمة إلى الدماغ على شكل ما يسمى بالعصب البصري حيث تتم معالجة الإشارات بشكل أكبر. عندها فقط "نرى". في هذا الموضع المحدد في الدماغ ، عند النقطة التي يربط فيها العصب البصري العين بالدماغ ، لا توجد شبكية. في هذا الموضع لم يتم رسم خريطة لجزء من الصورة الكلية ، وبالتالي لا يتم رؤيته في هذه اللحظة ، فنحن عمياء فعليًا ، هذه هي "النقطة العمياء".

من الأفضل توضيح ذلك بالصور:

الصورة 1: رسم تخطيطي لعين بشرية مصابة بالشبكية والعصب البصري ونقطة عمياء

© Caerbannog عبر ويكيميديا ​​كومنز (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Evolution_eye.svg)

1. شبكية العين 2. الألياف العصبية 3. العصب البصري 4. بقعة عمياء

الصورة 2: نصف نموذج لمؤخرة العين يظهر الشبكية والأوعية الدموية الداعمة ومدخل العصب البصري (كما هو موضح باللون الأبيض)

تغطي شبكية العين النصف الخلفي الداخلي للعين وتتكون من مخاريط (مسؤولة عن رؤية الألوان) وقضبان (رؤية فاتحة - داكنة). أثناء نمو الجنين في الرحم ، تتشكل شبكية العين على شكل نتوء فوري للدماغ ، وبالتالي يتم توجيه الخلايا المستشعرة للضوء إلى الجانب الداخلي من الرأس. لذلك فإن الألياف العصبية التي توجه المعلومات من خلية استشعار الضوء إلى الدماغ موجودة في الجانب الداخلي للعين. لتتمكن من نقل المعلومات إلى الدماغ ، يجب أن تخترق الألياف العصبية شبكية العين. يتم ذلك عن طريق حزمة العصب البصري عند نقطة معينة ، النقطة العمياء ، حوالي 15 درجة محيطيًا (في العين اليسرى على الطرف الأيسر ، في العين اليمنى على الطرف الأيمن).

نظرًا لاختلاف موضع النقطة العمياء في كل عين ، فإن الصورة الكلية يمكن رؤيتها من قبل العين الأخرى لجعل الصورة كاملة.

ستقول الآن: "مع ذلك ، يجب أن يكون لدي منطقة عمياء ، على سبيل المثال عندما أغطي عيني اليمنى وأرى فقط بعيني اليسرى. لكن لا يوجد شيء ". حسنًا ، لم تفكر في صعوبة عقولنا. إنه يستنبط الصورة الأكثر احتمالا في هذه المنطقة من المعلومات المرئية عند حدود النقطة العمياء ويملأها ببساطة. هذا الجزء من الصورة تم إنشاؤه ذاتيًا.

نظرًا لأن هذه منطقة صغيرة جدًا ، ولأننا نرى الصورة الكلية بالعينين في معظم الأوقات ، فمن المستبعد جدًا أن نفقد جزءًا مهمًا من محيطنا من خلال النقطة العمياء. ومع ذلك ، هناك بعض التجارب البصرية الصغيرة اللطيفة التي يمكن أن تثبت وجود البقعة العمياء بشكل لافت للنظر.

التجربة 1

يرجى إلقاء نظرة على تفاصيل هذه الصورة. على الجانب الأيسر ترى ثلاثة طيور زرقاء ، على الجانب الأيمن طائر أحمر واحد.

الآن من فضلك قم بتغطية عينك اليسرى.

بالعين اليمنى ثبّت على الطائر الأزرق الأيسر وحرك رأسك ببطء نحو الشاشة ثم عد مرة أخرى.

هل لاحظت؟ في وضع معين يختفي الطائر الأحمر فجأة!

المسافة إلى الشاشة تعتمد على حجم شاشتك. كلما كانت الشاشة أكبر ، كلما كان عليك تحريك رأسك للخلف. فلتجربه فقط!

فقط عندما "تخدع" العين والدماغ ، كما في هذه التجربة ، يمكنك جعل النقطة العمياء "مرئية".

التجربة 2

انظر إلى هذا الرجل الفاتن مباشرة في عينيه، قم بتغطية عينك اليمنى وحرك رأسك نحو الشاشة والعودة مرة أخرى ستجد أن العملة تختفي فجأة مثل السحر!

البقع العمياء والأضرار العصبية

تعتبر البقع العمياء جانبًا طبيعيًا من رؤيتنا ولا تسبب أي مشاكل بصرية. غالبًا ما تتسبب السكتة الدماغية أو أي تلف آخر في الدماغ في تلف المسار البصري في الدماغ ، ويمكن أن يتسبب ذلك في مناطق عمياء أكبر بكثير في رؤيتنا - عمى عمي متماثل اللفظ ، أو كواندرانتوبيا ، أو ورم عتمة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى ضعف شديد في الرؤية ويكون له تأثير على الحياة اليومية. تم تصميم NeuroEyeCoach وعلاج استعادة البصر من NovaVision خصيصًا لمساعدة الأشخاص الذين أصيبوا بجلطة دماغية أو تلف دماغي آخر والذين يعانون نتيجة لذلك من عيب بصري. اتصل بنا للحصول على مزيد من المعلومات.


من الخلايا إلى الدوائر

وبالمثل ، بدأ مشروع آخر ، EyeWire ، بتصنيف أنواع الخلايا في شبكية العين كخطوة نحو فهم كيفية تشكيل الخلايا العصبية للدوائر. بقيادة سيباستيان سيونج ، دكتوراه ، أستاذ علوم الكمبيوتر في معهد برينستون لعلوم الأعصاب ، يعتبر EyeWire مشروعًا علميًا للمواطنين قام بتجميع "متحف" تفاعلي ثلاثي الأبعاد عبر الإنترنت لأنواع خلايا الشبكية بالإضافة إلى اتصالاتهم بالخلايا العصبية الأخرى.

بدأ المشروع بمسح مجهر إلكتروني ثلاثي الأبعاد لجزء من شبكية عين الفأر. وكانت النتيجة ملايين الصور المقطعية ثنائية الأبعاد ذات التدرج الرمادي والتي تفتقر إلى معلومات العمق. لجأ Seung وفريقه إلى التعهيد الجماعي للمساعدة في ترجمة الصور ذات التدرج الرمادي إلى تمثيلات ثلاثية الأبعاد ملونة للخلايا العصبية. تخصص لعبة EyeWire عبر الإنترنت لكل لاعب مكعبًا من الصور المجهرية - يمثل كل مكعب جزءًا صغيرًا من عرض شعرة واحدة. يربح اللاعبون نقاطًا عن طريق تحديد مسار فروع الخلايا العصبية وتلوينها من خلال المكعب الخاص بهم بالتعاون مع خوارزمية ذكاء اصطناعي.

منذ عام 2012 ، قام لاعبو ألعاب EyeWire بتعيين آلاف الخلايا العصبية في شبكية العين ، بما في ذلك ما يقرب من 400 خلية من الخلايا العقدية للشبكية ، وهي أنواع الخلايا التي تشكل العصب البصري الذي يربط بين العين والدماغ. 4 بالإضافة إلى ذلك ، حدد المشروع ستة أنواع جديدة من الخلايا العصبية في شبكية العين وأعاد بناء دوائر لم تكن معروفة من قبل.

تتميز مجموعة بيانات MICrONS بطبقة من القشرة البصرية للفأر تم تصويرها بدقة 3.58 × 3.58 × 40 نانومتر تُظهر التشعبات والمحاور العصبية للخلايا العصبية المثيرة ونقاط الاشتباك العصبي الخاصة بها. الائتمان: microns-explorer.org

وبالمثل ، تم إطلاق مشروع ممول من BRAIN مؤخرًا لإعادة بناء حوالي 100000 خلية عصبية ونقاط تشابكها في أنسجة المخ. يقوم برنامج Machine Intelligence from Cortical Networks (MICrONS Explorer) بتطوير أداة تصور تتميز بالخلايا العصبية القشرية المثيرة من القشرة البصرية الأولية للماوس. تتضمن مجموعة البيانات إعادة بناء الدوائر القائمة على المجهر الإلكتروني ، جنبًا إلى جنب مع التوصيلات المقابلة وبيانات التصوير الوظيفي التي تم جمعها من قبل مجموعة من المختبرات ويقودها محققون ممولون من NEI ، Seung في Princeton R Clay Reid ، دكتوراه في الطب ، دكتوراه ، معهد ألين لعلوم الدماغ وأندرياس تولياس ، دكتوراه ، كلية بايلور للطب.


ملخص

في الكتاب الكلاسيكي "ماذا تخبر عين الضفدع ودماغ الضفدع" ، أظهر ليتفين وزملاؤه [1] أن أنواعًا مختلفة من الخلايا العقدية الشبكية ترسل أنواعًا معينة من المعلومات. على سبيل المثال ، يستجيب أحد الأنواع بشكل أفضل لشكل محدب داكن يتحرك جاذبًا (ذبابة). هنا ننظر في سؤال مكمل: كيف كثير المعلومات التي ترسلها شبكية العين وكيف يتم تقسيمها بين أنواع الخلايا المختلفة؟ التسجيل من شبكية عين خنزير غينيا على مجموعة متعددة الأقطاب الكهربائية وتقديم أنواع مختلفة من الحركة في المشاهد الطبيعية ، قمنا بقياس معدلات المعلومات لسبعة أنواع من الخلايا العقدية. تفاوتت المعدلات المتوسطة عبر أنواع الخلايا (6-13 بت · ثانية -1) أكثر منها عبر المنبهات. تنقل الخلايا البطيئة المعلومات بمعدلات أقل من الخلايا النشطة ، ولكن بسبب المفاضلة بين الضوضاء والارتباط الزمني ، كان لجميع الأنواع نفس كفاءة التشفير. بحساب نسب كل نوع خلية من حجم المجال الاستقبالي وعامل التغطية ، نستنتج (بافتراض الاستقلال) أن ما يقرب من 10 5 من الخلايا العقدية ترسل بترتيب 875000 بت / ثانية -1. نظرًا لأن الخلايا البطيئة لها نفس الكفاءة ولكنها أكثر عددًا ، فإنها تمثل معظم المعلومات. مع ما يقرب من 10 6 من الخلايا العقدية ، ستنقل شبكية العين البشرية البيانات بمعدل اتصال إيثرنت تقريبًا.


التبييض وإعادة التدوير

من الناحية الهيكلية ، يصنف رودوبسين على أنه بروتين كروم (كرومو هو جذر مشتق من اليونانية ويعني "اللون"). يتكون من opsin (بروتين عديم اللون) و 11-رابطة الدول المستقلة-ريتينال (11-رابطة الدول المستقلة-ريتينالديهيد) ، وهو جزيء مصطبغ مشتق من فيتامين أ. عند تعرض العين للضوء ، فإن 11-رابطة الدول المستقلة- يتم تحويل المكون الشبكي من رودوبسين إلى الكلعبر-ريتينال ، مما أدى إلى تغيير جوهري في تكوين جزيء رودوبسين. يبدأ التغيير في التكوين سلسلة نقل ضوئي داخل القضيب ، حيث يتم تحويل الضوء إلى إشارة كهربائية تنتقل بعد ذلك على طول العصب البصري إلى القشرة البصرية في الدماغ. يؤدي التغيير في التكوين أيضًا إلى فصل opsin عن الشبكية ، مما يؤدي إلى التبييض. يحد التبييض من درجة تحفيز القضبان ، مما يقلل من حساسيتها للضوء الساطع ويسمح للخلايا المخروطية (النوع الآخر من المستقبلات الضوئية في الشبكية) بالتوسط في الرؤية في البيئات الساطعة.

الجميع-عبر- الشبكية التي يتم إطلاقها أثناء التبييض يتم تخزينها أو تغييرها مرة أخرى إلى 11-رابطة الدول المستقلة-ريتينال ونقلها مرة أخرى إلى قضبان. تسمح العملية الأخيرة ، المعروفة باسم إعادة التدوير ، بتجديد رودوبسين. يحدث تجديد Rhodopsin في الظلام وهو أمر أساسي للتكيف المظلم ، عندما تزداد مستويات رودوبسين ، المستنفدة من التبييض في بيئة مضاءة بشكل ساطع ، تدريجياً ، مما يمكّن الخلايا القضيبية من أن تصبح حساسة بشكل متزايد للضوء الخافت.


كيف تعمل الرؤية

يعد حل مشكلة تحويل الضوء إلى أفكار ، وفهم الميزات والأشياء في العالم بصريًا ، مهمة معقدة تتجاوز بكثير قدرات أجهزة الكمبيوتر الأكثر قوة في العالم. تتطلب الرؤية تقطير المقدمة من الخلفية ، والتعرف على الأشياء المعروضة في مجموعة واسعة من الاتجاهات ، وتفسير الإشارات المكانية بدقة. تقدم الآليات العصبية للإدراك البصري نظرة ثاقبة حول كيفية تعامل الدماغ مع مثل هذه المواقف المعقدة حسابيًا.

يبدأ الإدراك البصري بمجرد تركيز العين للضوء على الشبكية ، حيث تمتصه طبقة من الخلايا المستقبلة للضوء. تقوم هذه الخلايا بتحويل الضوء إلى إشارات كهروكيميائية ، وتنقسم إلى نوعين ، قضبان وأقماع ، سميت بسبب شكلها. الخلايا العصوية هي المسؤولة عن رؤيتنا الليلية ، وتستجيب جيدًا للضوء الخافت. توجد العصي في الغالب في المناطق الطرفية من شبكية العين ، لذلك سيجد معظم الناس أنه يمكنهم الرؤية بشكل أفضل في الليل إذا ركزوا نظرهم على جانب ما يراقبونه.

تتركز الخلايا المخروطية في منطقة مركزية من شبكية العين تسمى النقرة فهي مسؤولة عن المهام الحادة مثل القراءة وكذلك رؤية الألوان. يمكن تصنيف المخاريط إلى ثلاثة أنواع ، اعتمادًا على كيفية استجابتها للضوء الأحمر والأخضر والأزرق. مجتمعة ، تمكننا هذه الأنواع الثلاثة من المخاريط من إدراك اللون.

تمر الإشارات من الخلايا المستقبلة للضوء عبر شبكة من الخلايا العصبية الداخلية في الطبقة الثانية من الشبكية إلى الخلايا العقدية في الطبقة الثالثة. تُظهر الخلايا العصبية في هاتين الطبقتين الشبكيتين مجالات استقبال معقدة تمكنها من اكتشاف تغيرات التباين داخل صورة ما ، وقد تشير هذه التغييرات إلى الحواف أو الظلال. تجمع الخلايا العقدية هذه المعلومات مع معلومات أخرى حول اللون ، وترسل ناتجها إلى الدماغ عبر العصب البصري.

يقوم العصب البصري في المقام الأول بتوجيه المعلومات عبر المهاد إلى القشرة الدماغية ، حيث يحدث الإدراك البصري ، ولكن العصب أيضًا يحمل المعلومات المطلوبة لميكانيكا الرؤية إلى موقعين في جذع الدماغ. أول هذه المواقع عبارة عن مجموعة من الخلايا (نواة) تسمى البريتكتوم ، والتي تتحكم في حجم الحدقة استجابة لشدة الضوء. تنتقل المعلومات المتعلقة بتحريك الأهداف والمعلومات التي تحكم مسح العينين إلى موقع ثانٍ في جذع الدماغ ، وهو نواة تسمى الأكيمة العلوية. الأكيمة العلوية هي المسؤولة عن تحريك العينين في قفزات قصيرة تسمى saccades. تسمح Saccades للدماغ بإدراك المسح السلس عن طريق تجميع سلسلة من الصور الثابتة نسبيًا. تحل حركة العين Saccadic مشكلة الضبابية الشديدة التي قد تنتج إذا تمكنت العين من التحريك بسلاسة عبر مشهد مرئي يمكن ملاحظته بسهولة إذا شاهدت عيون شخص ما أثناء محاولته تحريك نظره عبر الغرفة.

تنتقل معظم النتوءات من شبكية العين عبر العصب البصري إلى جزء من المهاد يسمى النواة الركبية الجانبية (LGN) ، في عمق مركز الدماغ. تفصل LGN مدخلات شبكية العين إلى تيارات متوازية ، يحتوي أحدهما على لون وبنية دقيقة ، والآخر يحتوي على تباين وحركة. تشكل الخلايا التي تعالج اللون والبنية الدقيقة أعلى أربع طبقات من الطبقات الست لشبكة LGN ، وتسمى هذه الطبقات الأربع الطبقات parvocellular ، لأن الخلايا صغيرة. تشكل الخلايا التي تعالج التباين والحركة الطبقتين السفليتين من LGN ، وتسمى الطبقات المغنطيسية لأن الخلايا كبيرة.

تبرز خلايا الطبقات الكبيرة الخلوية والخلوية المجاورة على طول الطريق إلى الجزء الخلفي من الدماغ إلى القشرة البصرية الأولية (V1). يتم ترتيب الخلايا في V1 بعدة طرق تسمح للنظام المرئي بحساب مكان وجود الكائنات في الفضاء. أولاً ، يتم تنظيم خلايا V1 بشكل شبكي ، مما يعني وجود خريطة من نقطة إلى نقطة بين شبكية العين والقشرة البصرية الأولية ، وتتوافق المناطق المجاورة في شبكية العين مع المناطق المجاورة في V1. يسمح هذا لـ V1 بوضع الكائنات في بعدين من العالم المرئي ، أفقيًا وعموديًا. البعد الثالث ، العمق ، تم تعيينه في V1 من خلال مقارنة الإشارات من العينين. تتم معالجة هذه الإشارات في أكوام من الخلايا تسمى أعمدة الهيمنة العينية ، وهو نمط رقعة الشطرنج من الاتصالات المتناوبة بين العين اليسرى والعين اليمنى. يسمح الاختلاف الطفيف في موضع الجسم بالنسبة إلى كل عين بحساب العمق عن طريق التثليث.

أخيرًا ، تم تنظيم V1 في أعمدة توجيه ، وهي مجموعات من الخلايا يتم تنشيطها بقوة بواسطة خطوط اتجاه معين. تسمح أعمدة التوجيه لـ V1 باكتشاف حواف الكائنات في العالم المرئي ، وبالتالي تبدأ المهمة المعقدة المتمثلة في التعرف المرئي. تم وصف التنظيم العمودي للقشرة البصرية الأولية لأول مرة بواسطة David Hubel و Torsten Wiesel ، مما أدى إلى حصولهما على جائزة نوبل عام 1981.

ومن المثير للاهتمام ، أن هذا التنظيم العمودي ذي الشكل المربع لـ V1 غامض للغاية عند الولادة. القشرة البصرية للطفل حديث الولادة بها تضخم أو نمو مفرط للوصلات العشوائية التي يجب تقليمها بعناية ، بناءً على التجربة البصرية ، في أعمدة محددة بدقة. إنه في الواقع انخفاض في عدد الوصلات ، وليس زيادة ، مما يحسن قدرة الرضيع على رؤية التفاصيل الدقيقة والتعرف على الأشكال والأنماط.

لا يقتصر هذا النوع من التنقية المعتمدة على النشاط على V1 ، ولكنه يحدث في العديد من المناطق في جميع أنحاء القشرة الدماغية. في نفس الوقت الذي تتحسن فيه القدرة على تمييز الخطوط والحواف في القشرة البصرية الأولية ، تعمل الخلايا في القشرة البصرية الثانوية ، V2 ، على تحسين قدرتها على تفسير الألوان. V2 مسؤول إلى حد كبير عن ظاهرة ثبات اللون ، وهو ما يفسر حقيقة أن الوردة الحمراء لا تزال تبدو حمراء بالنسبة لنا تحت العديد من ألوان الإضاءة المختلفة. يُعتقد أن ثبات اللون يحدث لأن V2 يمكن أن يقارن كائنًا بالإضاءة المحيطة ، ويمكنه طرح لون الإضاءة المقدر ، ومع ذلك ، تتأثر هذه العملية بشدة باللون الذي يتوقع المشاهد أن يكون الكائن فيه.

في الواقع ، تتأثر جميع ميزات الرؤية العليا تقريبًا بالتوقعات المستندة إلى التجربة السابقة. تمتد هذه الخاصية إلى الإدراك اللوني والشكل في V3 و V4 ، للتعرف على الوجوه والأشياء في الفص الصدغي السفلي ، وإدراك الحركة والمكان في الفص الجداري. على الرغم من أن هذه التأثيرات تسمح في بعض الأحيان بأن ينخدع الدماغ في سوء الفهم ، كما هو الحال مع الأوهام البصرية ، إلا أنها تمنحنا أيضًا القدرة على رؤية العالم المرئي والاستجابة له بسرعة كبيرة. من اكتشاف الضوء والظلام في شبكية العين ، إلى تجريد الخطوط والحواف في V1 ، إلى تفسير الأشياء وعلاقاتها المكانية في المناطق المرئية العليا ، توضح كل مهمة في الإدراك البصري كفاءة وقوة النظام البصري البشري .


كيف سيفحص طبيب العيون الخاص بي من التهاب القزحية؟

يشمل تشخيص التهاب القزحية إجراء فحص شامل وتسجيل التاريخ الطبي الكامل للمريض. يمكن إجراء الاختبارات المعملية لاستبعاد وجود عدوى أو اضطراب في المناعة الذاتية.

غالبًا ما يتم إجراء تقييم للجهاز العصبي المركزي على المرضى الذين يعانون من مجموعة فرعية من التهاب القزحية الوسيط ، يُسمى بارس بلانيتيس ، لتحديد ما إذا كان لديهم التصلب المتعدد الذي غالبًا ما يرتبط بالتهاب بارس بلانيت.

تشمل فحوصات العين المستخدمة ما يلي:

  • مخطط العين أو اختبار حدة البصر. يقيس هذا الاختبار ما إذا كانت رؤية المريض قد انخفضت.
  • امتحان منظار قاع العين. يتم توسيع الحدقة (توسيعها) بقطرات للعين ثم يتم عرض ضوء من خلال أداة تسمى منظار العين لفحص الظهر ، داخل الجزء الداخلي من العين.
  • ضغط العين. أداة ، مثل مقياس توتر العين أو تونوبن ، تقيس الضغط داخل العين. يمكن استخدام القطرات التي تخدر العين في هذا الاختبار.
  • اختبار المصباح الشقي. يقوم المصباح الشقي بفحص جزء كبير من العين بشكل غير جراحي. يمكنه فحص الأجزاء الأمامية والخلفية للعين وقد يتم تجهيز بعض المصابيح بمقياس توتر العين لقياس ضغط العين. يمكن إضافة صبغة تسمى فلوريسئين ، والتي تسهل رؤية الأوعية الدموية ، إلى العين أثناء الفحص. الصبغة تلطخ العين مؤقتًا فقط.

الفسيولوجيا العصبية للغة ورسم الخرائط المعرفية

7.3.1 رسم خرائط الدماغ للنظام البصري والإدراك البصري المكاني

يمكن أن يؤدي استئصال الورم بالقرب من المسار البصري إلى فقدان جزء من المجال البصري مع تأثير كبير على جودة الحياة لدى المرضى. يمكن تجنب العجز البصري من خلال مهام محددة أثناء العملية [54] والتي تتكون عادة من سلسلة من الصور أو المحفزات البصرية المقدمة في المجال البصري المقابل. يمكن أن تنتج DES للإشعاع البصري والقشرة الجدارية الخلفية الفوسفين أو عجز المجال البصري المؤقت [55،56]. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن ينتج عن العجز البصري المكاني (أي الفك الهيميني) ، المرتبط عادةً بالاستئصال الجداري الأيمن ، تأثيرًا سلبيًا على نتائج إعادة التأهيل وجودة الحياة للمرضى [57،58]. يمكن منع العجز البصري المكاني بعد الجراحة أثناء العملية الجراحية عن طريق مطالبة المريض بأداء المهام التي تتطلب استكشافًا مرئيًا مناسبًا للمجال البصري. تتضمن بعض الأمثلة مهام تقسيم الخط [59،60] ومهام البحث المرئي [61]. يمكن العثور على أخطاء أثناء رسم خرائط للقشرة الجدارية والزمانية اليمنى ، وكذلك أثناء DES للمسار تحت القشري (أي الحزم القذالية الأمامية العلوية والطولية العليا) التي تخضع للوعي المكاني [61 ، 62].


كيف تنتقل معلومات اللون من العين إلى المخ عبر العصب البصري؟ - مادة الاحياء

العين ليست مجرد عدسة تلتقط الصور وتحولها إلى إشارات كهربائية ، إنها الجزء الأول من نظام متطور يؤدي إلى "الرؤية". كما هو الحال مع جميع الفقاريات ، تقوم الخلايا العصبية في العين البشرية بفصل الصورة إلى قنوات صور مختلفة بمجرد أن يتم عرضها على شبكية العين ثم تنتقل المعلومات المصنفة مسبقًا إلى الدماغ كتسلسلات متوازية للصور.

الإدراك من قبل الدماغ هو مسألة أخرى. بالنسبة للعديد من أنواع الحيوانات ، تعتبر "الرؤية" واحدة من أهم الحواس لأن العين تسجل في كل ثانية عددًا كبيرًا من الانطباعات التي يتم تحويلها بواسطة الخلايا المستقبلة للضوء إلى إشارات كهربائية - تبدأ معالجة الصور هذه في شبكية العين ، حيث يبدأ العصب تقوم الخلايا بفصل المعلومات المرئية في صور تتميز بمحتوى مختلف قبل نقلها إلى الدماغ.

لفهم شيء معقد مثل "الرؤية" ، قام العلماء بفحص نظام أبسط إلى حد ما ولكنه فعال للغاية - دماغ ذبابة الفاكهة. على الرغم من صغر حجمها ، إلا أن ذبابة الفاكهة هي المرشح المثالي لمثل هذا البحث لأنها أساتذة في المعالجة البصرية ، كما أن عدد الخلايا العصبية المعنية يمكن التحكم فيه ، مما يعني أنه يمكن فحص كل خلية على حدة ، والأدوات الجينية تجعل من الممكن منع الخلايا الفردية وتحليلها. دورهم في النظام.


كل عين فردية في عين الذبابة المركبة تدرك تغيرات التباين "تشغيل" و "إيقاف". يتم تقسيم هذه المعلومات خلف كل عين على حدة (السهم الأزرق). تنقل الخلايا L1 معلومات حول الحواف "الموجودة" ("الضوء مضاء") ، والخلايا L2 فقط حول الحواف "المطفأة" ("الضوء مطفأ") إلى خلايا الإخراج (باللون الأخضر). الائتمان: معهد ماكس بلانك لعلم الأعصاب / شورنر

مثل الفقاريات ، تنقل الذبابة أيضًا الصور مباشرة من الخلايا الحسية إلى قنوات الصور المختلفة. ثم يتم نقل المعلومات عبر سلسلة من الخلايا الأخرى إلى خلايا عصبية كبيرة حساسة للحركة. هذه الخلايا الناتجة من نظام رؤية الحركة مسؤولة عن التحكم في الطيران البصري.

تأكد العلماء من الفصل المبكر في صور مختلفة عن طريق منع بعض الخلايا باستخدام الهندسة الوراثية. ثم قاموا بتعريض الذباب لأنماط مخططة متحركة في ساحة LED وسجلوا الاستجابات الكهربائية لخلايا الإخراج الكبيرة. يتم إدراك تغيرات التباين المختلفة ، التي تحدث نتيجة لحركة الشريط ، بواسطة مستقبلات الضوء في العين. ومع ذلك ، توجد خمس خلايا عصبية - الخلايا الصفيحية من L1 إلى L5 - مباشرة خلف كل خلية حسية.

يقول ألكسندر بورست من معهد ماكس بلانك لبيولوجيا الأعصاب ، الذي ترأس الدراسة. قام فريقه بقمع نشاط خلايا الصفيحة الفردية بينما كان الذباب يراقب الأنماط المتحركة. كشفت التجارب أن الخلايا L1 و L2 هي قنوات الإدخال الرئيسية في نظام رؤية حركة الذباب. لقد أصبح الأمر مثيرًا عندما اكتشف الفريق أن الخلايا تنقل معلومات جزئية معينة فقط: لا يستجيب L1 إلا إذا مرت حافة داكنة / ساطعة (الضوء مضاء) ، بينما لا ينقل L2 إلا معلومات حول حافة ساطعة / مظلمة متحركة (الضوء مطفأ). يمثل هذا تشابهًا واضحًا مع عيون الفقاريات ، حيث تستجيب الخلايا ثنائية القطب ON و OFF ، كما هو معروف ، فقط لتغيرات تباين معينة.

يقول بورست: "ليس من قبيل المصادفة أن نجد هذا الفصل لمعلومات التباين في جميع الفقاريات والآن أيضًا في الذباب". لديه فرضية حول سبب الحفاظ على هذه الأسلاك باستمرار طوال التطور: فهي تسمح للدماغ بتوفير الطاقة. إذا قامت خلية واحدة فقط بنقل المعلومات حول تغييرات التباين المختلفة ، فسيتعين عليها الحفاظ على جهد غشاء أساسي ، والذي من شأنه أن يتكثف في حالة "ضوء على" ويضعف في حالة "إطفاء الضوء". يتطلب جهد الغشاء الأساسي هذا طاقة. وبالتالي فإن وجود خليتين يكون أكثر كفاءة ، حيث أن واحدة فقط تحتاج إلى أن تكون نشطة عندما يحدث تغيير التباين "الخاص بها".

الاقتباس: Maximilian Joesch و Bettina Schnell و Shamprasad Varija Raghu و Dierk F. Reiff و Alexander Borst و 'ON and OFF pathways in Drosophila motion vision'، Nature 468 ، 300-304 (10 نوفمبر 2010) دوى: 10.1038 / nature09545


شاهد الفيديو: دور قسطرة المخ مع ارتفاع ضغط السائل المخي و ارتشاح العصب البصري. دعامة المخ. د. مصطفي فريد (كانون الثاني 2022).