i

Aktuální číslo:

2019/12

Téma měsíce:

Odpady

Vztah mezi prostředím a mozkovou aktivitou

Klíčová role spontánní organizace neuronové aktivity v atraktorových sítích
 |  8. 7. 2019
 |  Vesmír 98, 410, 2019/7
 |  Téma: Zpětná vazba

V tomto textu se budeme zabývat vztahem mezi vnějším světem a neuronální aktivitou v mozku. Představíme tři způsoby, jak interpretovat vztah neuronové aktivity a prostředí. Podle první a asi nejintuitivnější představy aktivita mozku zrcadlí, reprezentuje prostředí. Podle druhé aktivita mozku vytváří model vnějšího světa. A dle třetí představy je základem pro organizaci aktivity mozku vnitřní organizace neuronových sítí. Tyto tři představy se nemusí vždy vzájemně striktně vylučovat. Postupně je probereme všechny, nejvíce se však budeme věnovat představě třetí.

„…smyslové orgány neodrážejí detekované vlastnosti prostředí, ale interpretují je.“

Otázka vztahu mezi světem a mozkovou aktivitou se na první pohled může zdát triviální, protože v běžném životě zřídka rozlišujeme mezi prostředím, v němž žijeme, a jeho obrazem v naší mysli. Složitost vztahu mezi prostředím a naší představou o něm začne být patrná, když si uvědomíme, že naše představa o světě vzniká na základě interakcí a aktivity milionů nervových buněk, které jsou uzavřeny a izolovány v tmavé kostěné jeskyni naší lebky, bez přímého kontaktu s vnějším prostředím. Jediné spojení se světem zprostředkovávají nervové impulzy přenášející signály ze smyslových orgánů, které jsou prvním filtrem pro typ informace dostupné mozku. Je zřejmé, že informace zprostředkovaná lidským okem, uchem a dalšími smysly je jiná než u jiných živočišných druhů, u kterých se kvalita samotných smyslových orgánů liší, třeba u psa, nebo dokonce u netopýra. Jiné živočišné druhy vidí, cítí, slyší, co my ne, a naopak. Svět, ve kterém žijí, se jim jeví jinak. Druhým faktorem zásadně ovlivňujícím to, jak mozek vnímá svět, je skutečnost, že smyslové orgány neodrážejí detekované vlastnosti prostředí, ale interpretují je. To si ukážeme na příkladu zrakového systému.

Mozek reprezentující (zrcadlící) svět

Zrakový systém zejména v prvních krocích zpracování informace se snad nejvíc přibližuje představě o věrné reprezentaci vnějšího prostředí. Jednotlivé receptory rozprostřené po sítnici reagují na světlo různých barev, přicházející z jednotlivých částí prostředí, a jejich aktivita odráží prostředí bod po bodu (obr. 1A vlevo) jako pixely na obrazovce nebo body na pointilistickém obrazu (obr. 1B vlevo). Ale už v samotné sítnici dochází v dalších vrstvách neuronů nikoli k věrnému přenosu obrazu, ale k jeho interpretaci. Aktivita u těchto neuronů neodráží samotnou intenzitu dopadajícího světla, ale spíš kontrasty mezi světlem a tmou, a reaguje na světlé body na tmavém pozadí nebo naopak (obr. 1A uprostřed). Z těchto signálů se v dalších stupních zrakového systému v talamu a mozkové kůře vytváří aktivita, která odráží třeba přítomnost pruhů světla orientovaných různými směry a jejich pohyb (obr. 1A vpravo). Místo toho, aby neurony věrně reprezentovaly dopadající obraz, což je často naše intuitivní představa, vybírají si některé specifické rysy obrazu, důležité linie, barevné plochy (obr. 1B) a tuto informaci kódují a přenášejí k dalšímu zpracování.

Mozek vytvářející model světa

Dobrým příkladem pro vysvětlení tohoto pohledu na neuronální aktivitu je systém reprezentující prostorové vztahy a podporující prostorovou orientaci. Detailněji byl popsán v našem předešlém článku (K. Ježek a E. Kelemen, Vesmír 94, 176, 2015/3). Pro naši současnou diskusi připomeneme, že systém pro prostorovou orientaci v sobě obsahuje neurony, jejichž aktivitu nelze snadno popsat pomocí senzorických vstupů. Mnohem lépe se popisuje pomocí abstraktních pojmů jako prostor, místo nebo azimut. Konkrétně jde o poziční neurony, které se aktivují, když je např. potkan v určitém místě prostředí (obr. 2A), neurony směru hlavy, které jsou aktivní, když je hlava potkana orientována určitým směrem, a mřížkové neurony, jejichž aktivita je organizována podle pravidelného trojúhelníkového vzoru, pokrývajícího prostor (obr. 2B).

Nyní vidíte 32 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
TÉMA MĚSÍCE: Zpětná vazba
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Neurovědy

O autorovi

Eduard Kelemen

RNDr. Eduard Kelemen Ph.D. (*1976) vyštudoval PřF UK v Prahe. Doktorát získal na Newyorskej štátnej univerzite v Brooklyne, kde v súčasnosti pôsobí. Zaoberá sa neurofyziológiou.

Další články k tématu

Cyklostratigrafie

Slunce je jako velký, z hlediska zvukových vln „dutý“ hudební nástroj, který rezonuje jako tělo na kytaře. - Co Zemi zpívalo Slunce a jak Země...

Zpětnovazebná povaha tvaruuzamčeno

„Je to moje figura“ – uslyšíme nejednou od frekventanta výcviku v gestalt terapii, který tímto poněkud nezvyklým pojetím vlastního prožívání...

Počasí a polární vortexuzamčeno

Jistě se podivujete, proč se počasí – obzvláště toto jaro a tuto zimu – chovalo tak podivně. Zničehonic teplota stoupla o 5 °C a jen o pár dní...

Doporučujeme

Recyklace plastového odpadu

Recyklace plastového odpadu

Zdeněk Kruliš  |  9. 12. 2019
Plastové odpady a jejich neblahý vliv na životní prostředí jsou poslední dobou námětem mnoha populárních i populárně- -naučných článků tištěných i...
Odpad, nebo surovina?

Odpad, nebo surovina?

Vladimír Wagner  |  9. 12. 2019
Pokud se ukáže hrozba rostoucí koncentrace CO2 pro vývoj klimatu opravdu tak veliká, jak předpokládají některé scénáře, bude třeba zrychlit cestu...
Modré moře pod blankytnou oblohou

Modré moře pod blankytnou oblohou

Jaromír Plášek  |  9. 12. 2019
Při pohledu na blankytnou oblohu si většina čtenářů určitě vzpomene, že za její barvu může jakýsi Rayleighův rozptyl slunečního světla. V případě...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné