Vad är lateral hämning? Definition och exempel

Lateral hämning är processen genom vilken stimulerade neuroner hämmar aktiviteten hos närliggande neuroner. Vid lateral hämning minskas nervsignaler till angränsande nervceller (placerade i sidled mot de upphetsade neuronerna). Lateral hämning gör det möjligt för hjärnan att hantera miljöinmatning och undvika överbelastning av information. Genom att dämpa handlingen av viss sensorisk inmatning och förbättra andras handling, hjälper lateral hämning att skärpa vår känsla av syn, ljud, beröring och lukt.

Key Takeaways: Lateral Inhibition

• Lateral hämning involverar undertryckandet av neuroner av andra neuroner. Stimulerade neuroner hämmar aktiviteten hos närliggande nervceller, vilket hjälper till att skärpa vår känsla.
• Visuell hämning förbättrar kantuppfattningen och ökar kontrasten i visuella bilder.
• Taktilhämning förbättrar uppfattningen av tryck mot huden.
• Auditiv hämning förbättrar ljudkontrasten och skärper ljuduppfattningen.

Neuron Basics

Neuroner är nervsystemets celler som skickar, tar emot och tolkar information från alla kroppsdelar. Huvudkomponenterna i en neuron är cellkroppen, axoner och dendriter. Dendriter sträcker sig från neuronet och tar emot signaler från andra nervceller, cellkroppen är ett neuronets behandlingscentrum och axoner är långa nervprocesser som grenar ut vid sina terminala ändar för att överföra signaler till andra neuroner.

Ledningen av handlingspotentialen över en myelinerad och en icke-myeliniserad axon. Encyclopaedia Britannica / UIG / Getty Images

Neuroner kommunicerar information genom nervimpulser eller handlingspotentialer. Nervimpulser tas emot vid neuronala dendriter, passeras genom cellkroppen och transporteras längs axon till terminalgrenar. Medan neuroner är nära varandra, berör de faktiskt inte utan separeras av ett gap som kallas en synaptisk klyftan. Signaler överförs från det pre-synaptiska neuronet till det post-synaptiska neuronet av kemiska budbärare som kallas neurotransmitters. En neuron kan ansluta till tusentals andra celler vid synapser som skapar ett stort neuralt nätverk. 

Hur lateral hämning fungerar

Vid lateral hämning rekryterar aktiveringen av en huvudcell en internuron, som i sin tur undertrycker aktiviteten hos omgivande huvudceller. Anpassad från arbete av Peter Jonas och Gyorgy Buzsaki / Scholarpedia / CC BY-SA 3.0

Vid lateral hämning stimuleras vissa neuroner i högre grad än andra. En mycket stimulerad neuron (huvudneuron) frisätter excitatoriska neurotransmittorer till neuroner längs en viss väg. Samtidigt aktiverar den starkt stimulerade huvudnerven interneuroner i hjärnan som hämmar excitation av sidopositionerade celler. Interneuroner är nervceller som underlättar kommunikation mellan centrala nervsystemet och motoriska eller sensoriska nervceller. Denna aktivitet skapar större kontrast mellan olika stimuli och resulterar i större fokus på en livlig stimulans. Lateral hämning sker i kroppens sensoriska system inklusive lukt, visuella, taktila och hörsel.

Visuell hämning

Lateral hämning sker i celler i näthinnan vilket resulterar i förbättring av kanter och ökad kontrast i visuella bilder. Denna typ av lateral hämning upptäcktes av Ernst Mach, som förklarade den visuella illusionen nu känd som Mach band år 1865. I denna illusion verkar olika skuggade paneler placerade bredvid varandra ljusare eller mörkare vid övergångarna trots enhetlig färg i en panel. Panelerna visas ljusare vid kanten med en mörkare panel (vänster sida) och mörkare vid gränsen med en ljusare panel (höger sida).

Mach Bands. Copyright - Evelyn Bailey

De mörkare och ljusare banden vid övergångarna är inte riktigt där utan är resultatet av lateral hämning. Retinalceller i ögat som får större stimulering hämmar omgivande celler i större grad än celler som får mindre intensiv stimulering. Ljusa receptorer som mottar ingång från den ljusare sidan av kanterna ger ett starkare visuellt svar än receptorer som mottar input från den mörkare sidan. Denna åtgärd tjänar till att öka kontrasten vid gränserna, vilket gör kanterna mer uttalade.

Samtidig kontrast är också resultatet av lateral hämning. I samtidig kontrast påverkar ljusstyrkan på en bakgrund uppfattningen av en stimulans ljusstyrka. Samma stimulans verkar ljusare mot en mörk bakgrund och mörkare mot en ljusare bakgrund.

De två staplarna har samma grå nyans överallt, men de verkar ljusare på toppen (mot en mörk bakgrund) än på botten (mot en ljus bakgrund). Shi V, et al ./PeerJ 1: e146 / CC BY 3.0  

I bilden ovan är två rektanglar med olika bredder och enhetliga i färg (grå) inställda mot en bakgrund med en gradient av mörkt till ljus från toppen till botten. Båda rektanglarna är ljusare upptill och mörkare i botten. På grund av lateral hämning ger ljus från den övre delen av varje rektangel (mot en mörkare bakgrund) ett starkare neuronalt svar i hjärnan än samma ljus från de nedre delarna av rektanglarna (mot en ljusare bakgrund).

Taktil hämning

Lateral hämning sker också i taktil eller somatosensorisk uppfattning. Beröringsupplevelser uppfattas genom aktivering av neurala receptorer i huden. Huden har flera receptorer som känner av applicerat tryck. Lateral hämning ökar kontrasten mellan starkare och svagare beröringssignaler. Starkare signaler (vid kontaktpunkten) hämmar angränsande celler i större grad än svagare signaler (perifera till kontaktpunkten). Denna aktivitet gör det möjligt för hjärnan att bestämma den exakta kontaktpunkten. Områden i kroppen med större beröringsskärpa, såsom fingertopparna och tungan, har ett mindre mottagningsfält och en större koncentration av sensoriska receptorer.

Auditiv hämning

Lateral hämning tros spela en roll i hörsel och hjärnans hörselväg. Ljudsignaler går från cochleaen i det inre örat till hörselbarken i hjärnans temporala lober. Olika hörselceller svarar på ljud vid specifika frekvenser mer effektivt. Auditiva neuroner som får större stimulering från ljud vid en viss frekvens kan hämma andra neuroner som får mindre stimulering från ljud med en annan frekvens. Denna hämning i proportion till stimulering hjälper till att förbättra kontrasten och skärpa ljuduppfattningen. Studier tyder också på att lateral hämning är starkare från låga till höga frekvenser och hjälper till att justera neuronaktivitet i cochlea.

källor

• Bekesy, G. Von. "Mach Band-typ lateral hämning i olika sinnesorgan." Journal of General Physiology, vol. 50, nr. 3, 1967, s. 519-532., Doi: 10.1085 / jgp.50.3.519.
• Fuchs, Jannon L. och Paul B. Drown. "Diskriminering med två punkter: Förhållande till egenskaperna hos det tomatkänsliga systemet." Somatosensory Research, vol. 2, nej. 2, 1984, s. 163-169., Doi: 10.1080 / 07367244.1984.11800556. 
• Jonas, Peter och Gyorgy Buzsaki. "Neural hämning." scholarpedia, www.scholarpedia.org/article/Neural_inhibition.
• Okamoto, Hidehiko, et al. "Asymmetrisk lateral hämmande nervaktivitet i det auditiva systemet: en magnetoencefalografisk studie." BMC Neuroscience, vol. 8, nr. 1, 2007, sid. 33., doi: 10.1186 / 1471-2202-8-33.
• Shi, Veronica, et al. "Effekt av stimuleringsbredd på samtidig kontrast." PeerJ, vol. 1, 2013, doi: 10.7717 / peerj.146.