Столбец ориентации


Столбцы ориентации представляют собой организованные области нейронов , которые возбуждаются стимулами зрительной линии под разными углами. Эти столбцы расположены в первичной зрительной коре (V1) и охватывают несколько слоев коры. Геометрия столбцов ориентации организована в виде плит, перпендикулярных поверхности первичной зрительной коры. [1] [2]

В 1958 году Дэвид Хьюбел и Торстен Визель обнаружили в зрительной коре клетки, обладающие ориентационной избирательностью. Это было обнаружено в ходе эксперимента, когда кошке давали специфические визуальные стимулы и измеряли соответствующее возбуждение нейронов в полосатой коре .(В1). Экспериментальная установка состояла из слайд-проектора, кошки, электродов и монитора электродов. Они обнаружили эту избирательность ориентации при смене слайдов на проекторе. Процесс смены слайдов создавал слабую теневую линию на проекторе и возбуждал нейрон, который они измеряли. Во время этого эксперимента не было окончательных выводов о том, что эти селективные по ориентации клетки имели «столбчатую» структуру, но возможность этой структуры была рассмотрена в исследовании, проведенном Верноном Маунткаслом в 1956 году о топографических свойствах соматосенсорной системы .[3] [4] [5]

В 1974 году Хьюбел и Визель написали статью о геометрии столбцов ориентации. Они зафиксировали 1410 клеток в 45 проникновениях в стриарную кору . С помощью этой одномерной техники они пришли к выводу, что столбцы ориентации - это не столбцы, а плиты. [1] В 1985 году Гэри Бласдел открыл метод визуализации этих столбцов ориентации в 2D. В его методике использовались фотодиоды для обнаружения оптических изменений в зрительной коре с помощью метаболического маркера 2-дезоксиглюкозы , который помечает активные нейроны. Это подтвердило исследования Хьюбела и Визеля, а также выявило завихрения и образования вертушек в полосатой коре.[4] [6]

Хьюбел и Визель получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1981 году за их вклад в наши знания о развитии зрительной системы. [4]

Столбцы ориентации расположены в первичной зрительной коре , также известной как полосатая кора . Эти ориентационные колонны не имеют цилиндрической формы, как следует из слова «колонна», а представляют собой плоские плиты, параллельные друг другу. Плиты располагаются перпендикулярно поверхности зрительной коры и выстраиваются в ряд, как ломтики хлеба. Эти нейроны очень различают визуальные ориентации и их движение.[1] [7]

Большинство ячеек в столбцах ориентации являются сложными ячейками. Сложные клетки будут реагировать на правильно ориентированную линию в любом месте рецептивного поля , тогда как простые клетки имеют более узкое рецептивное поле, где правильно ориентированная линия будет возбуждать его. Простые клетки имеют четко выраженные подразделения на возбуждающие и тормозные области. Предполагается, что сложные клетки получают входные данные от многих простых клеток, что объясняет, почему сложные клетки имеют немного более широкое рецептивное поле. [8] [9]


Первичная зрительная кора (V1) расположена в затылочной доле . Это область, в которой находятся столбцы ориентации.
Вихревые образования в первичной зрительной коре с сингулярностями в центре. Каждый цвет представляет столбец ориентации определенной фазы линии. Адаптированное изображение из исследований фМРТ. [11]
Пример муаровой интерференционной картины. Смещение двух решеток создает диполь ганглиозных клеток сетчатки. Этот диполь ориентирован в различных направлениях, соответствующих определенной ориентации.