Öğrenci Genişlemesi: Algıya Açılan Bir Pencere

Özet: Çalışma, öğrenci büyüklüğündeki değişikliklerin çevremizi algılama şeklimizi nasıl etkilediğini ortaya koyuyor.

Kaynak: Baylor Tıp Fakültesi

Gözler genellikle “ruhun pencereleri” olarak adlandırılır. Aslında, bunda bir miktar nörobiyolojik gerçek var. Almanya’daki Göttingen ve Tübingen Üniversiteleri ile Houston’daki Baylor Tıp Fakültesi’nden uluslararası bir araştırma ekibi, öğrenci boyutunun neden sadece ışık gibi duyusal uyaranlardan değil, aynı zamanda bu tür içsel durumumuzdan da etkilendiğine dair cevaplar sunabilmektedir. korku, heyecan veya dikkat olarak.

Mevcut baskısında yer alan bulgular, Doğagözbebeği büyüklüğündeki bu hızlı, duruma bağlı değişikliklerin sadece insanlarda değil, diğer omurgalılarda da bulunup bulunmadığını açıklamaya yardımcı olur, çevremizi algılama şeklimizi etkiler.

Veri analizi için yapay zeka

Araştırmacılar çalışmalarına, öğrenci büyüklüğündeki duruma bağlı değişikliklerin farelerin vizyonunu nasıl etkilediğini araştırarak başladılar.

Tübingen Üniversitesi Oftalmoloji Araştırmaları Enstitüsü araştırma grubu lideri ve kitabın ilk yazarı Dr. Katrin Franke, “Gözler ışığı sinirsel aktiviteye dönüştürürken, görsel sahnelerin yorumlanması için hayati önem taşıyan beyindir” dedi. ders çalışma.

Deneylerinde, araştırmacılar farelere farklı renkli görüntüler gösterdiler ve görsel algı için özellikle ilgili bir beyin alanı olan görsel korteks içindeki binlerce ayrı nöronun aktivitesini kaydettiler.

Bu kayıtlara dayanarak, beyindeki çok sayıda nöronun tepkilerini simüle ederek, korteksin dijital ikizi olarak bir bilgisayar modeli oluşturmak için derin sinir ağlarını kullandılar. Daha sonra bu bilgisayar modelini, her bir nöron için en uygun görsel ışık uyaranı, yani her bir nöronun “favori görüntüsü” belirlemek için kullandılar.

Görsel algı üzerindeki etkiler

Bu model oldukça ilginç bir şeyi ortaya çıkardı: Fareler, uyanık bir zihin durumu nedeniyle öğrencilerini genişlettiğinde, nöronların renk duyarlılığı saniyeler içinde yeşilden mavi ışığa değişti, bu da nöronların sessiz bir durumda daha yeşil duyarlı olduğu ve daha UV hale geldiği anlamına geliyordu. aktif durumda hassas.

Bu, özellikle gökyüzünü gözlemlemek için kullanılan üst yarıküreden uyaranları örnekleyen nöronlar için geçerliydi. Sonraki deneylerde, bunun gerçek biyolojik nöronlarda da gerçekleştiğini doğrulayabildiler.

Göz bebeğini genişleten göz damlalarının yardımıyla araştırmacılar, sessiz bir beyin durumu için bile mavi ışığa karşı daha yüksek duyarlılığı simüle edebildiler.

“Bu sonuçlar, uyanık bir beyin durumuna bağlı öğrenci genişlemesinin görsel duyarlılığı ve muhtemelen görsel algıyı da doğrudan etkileyebileceğini açıkça göstermektedir. Buradaki mekanizma, daha büyük bir öğrencinin göze daha fazla ışık girmesine izin vermesi, retinamızda farklı tipte fotoreseptörleri işe alması ve böylece görsel korteksteki renk hassasiyetini dolaylı olarak değiştirmesidir, “dedi Franke.

Fakat görsel hassasiyetteki bu değişikliğin faydaları nelerdir? Araştırmanın ilk yazarı ve Baylor Dr. Fabian Sinz’de yardımcı sinirbilim profesörü tarafından yönetilen araştırma grubunun üyesi olan Konstantin Willeke, “Mavi ışığa karşı daha yüksek nöronal duyarlılığın muhtemelen farelere yardımcı olduğunu gösterebildik. yırtıcıları mavi gökyüzüne karşı daha iyi tanır.”

Araştırmacıların yarattığı bilgisayar modeli de birçok yönden faydalı olabilir. Araştırmacılar, başkalarının bu modeli görsel işlemeyi anlamak için daha ileri deneyler için kullanabileceğini umuyor.

“Yüksek verimli deneysel verileri AI modelleme ile birleştirmek, sinirbilim araştırmalarında yeni bir dönem açıyor. Göttingen Üniversitesi’nde profesör olan ve çalışmanın baş araştırmacılarından biri olan Sinz, “Verilerden gerçek dünyadaki biyolojik sistemlerin doğru dijital ikizlerini çıkarmamızı sağlıyorlar” dedi.

“Bu dijital ikizlerle, bir bilgisayarda esasen sınırsız sayıda deney yapabiliriz. Özellikle, biyolojik sistem hakkında daha sonra fizyolojik deneylerde doğrulayabileceğimiz çok özel hipotezler oluşturmak için bunları kullanabiliriz.”

Aynı zamanda araştırmanın baş araştırmacısı ve Baylor’daki Nörobilim ve Yapay Zeka Merkezi’nin profesörü ve yöneticisi olan Dr. Andreas Tolias, “Beyin durumuna bağlı gözbebeği büyüklüğündeki değişikliklerin görsel duyarlılığı etkilediğine dair bulgunun, görme anlayışımız üzerinde etkileri var. farelerde avcı tespitinin çok ötesinde.

“Artık diğer birçok hayvandaki algının bu etkiden nasıl etkilendiğine dair daha fazla araştırma sorusu ortaya çıkıyor. Gözlerimizdeki öğrenciler böylece sadece ruha açılan bir pencere olmakla kalmaz, aynı zamanda içsel ruh halimize bağlı olarak dünyayı algılama biçimimizi an be an değiştirebilirler.”

Bu görsel sinirbilim araştırma haberleri hakkında

Soyut

Duruma bağlı öğrenci genişlemesi, görsel özellik seçiciliğini hızla değiştirir

Hesaplama esnekliğini artırmak için, duyusal girdilerin işlenmesi davranışsal bağlamla değişir. Görsel sistemde, motor aktivite ve öğrenci genişlemesi ile karakterize edilen aktif davranışsal durumlar, duyusal tepkileri arttırır, ancak tipik olarak nöronların tercih edilen uyaranlarını değiştirmeden bırakır.

Burada, davranışsal durumun, renkli doğal sahneler bağlamında fare görsel korteksindeki uyaran seçiciliğini de modüle ettiğini bulduk.

Davranan farelerde popülasyon görüntülemeyi, farmakolojiyi ve derin sinir ağı modellemesini kullanarak, aktif bir davranış durumu sırasında renk seçiciliğinde ultraviyole uyaranlara hızlı bir kayma belirledik. Bu, yalnızca duruma bağlı öğrenci genişlemesinden kaynaklandı, bu da çubuktan koni fotoreseptörlerine dinamik bir geçişle sonuçlandı, böylece rollerini gece ve gündüz görüşünün ötesine genişletti. Ayarlamadaki değişiklik, alacakaranlık gökyüzüne karşı hava yırtıcıları gibi etolojik uyaranların kodunun çözülmesini kolaylaştırdı.

Onlarca yıldır, sinirbilim ve bilişsel bilimdeki çalışmalar, beyin durumunun dolaylı bir ölçüsü olarak öğrenci genişlemesini kullandı.

Verilerimiz, buna ek olarak, duruma bağlı öğrenci genişlemesinin, hızlı zaman ölçeklerinde çubukları ve konileri farklı şekilde işe alarak görsel temsilleri davranışsal taleplere göre ayarladığını göstermektedir.