3 d5d1647751

O AUTORACH

Frank Werblin i Botond Roska na początku lat dziewięćdziesiątych wspólnie dokonali na University of California w Berkeley wielu odkryć dotyczących funkcjonalnych potączeń w siatkówce. Werblin nadal tam pracuje jako profesor neuronauk. W 1973 na famach Scienłific American ukazał się jego artykuł o odkryciu szczególnych fizjologicznych własności neuronów siatkówki, który napisał wspólnie z Johnem Dowlingiem z Johns Hopkins University. Roska kieruje grupą badawczą w Instytucie Badań Biomedycznych im. Friedricha Mieschera w Bazylei w Szwajcarii, opracowując genetyczne techniki identyfikacji szlaków wzrokowych.

ustannic przesyłaną do mózgu reprezentację pewnego aspektu obrazu. Jedna przekazuje na przykład rodzaj animowanej grafiki, pokazującej jedynie krawędzie obiektów. Inna niesie informacje o ruchu, często ograniczonym do określonego kierunku. Jeszcze inne - dane o ciemnych lub jasnych fragmentach obrazu. Zaś reprezentacje znajdujące się w niektórych ścieżkach są trudne do kategoryzacji.

Każda ze ścieżek jest przesyłana przez osobny podzbiór włókien nerwu wzrokowego. Informacja dociera nimi do struktur wzrokowych mózgu, gdzie odbywa się dalsze, jeszcze bardziej skomplikowane przetwarzanie. (Na podobnej zasadzie działa także układ słuchowy człowieka: każde włókno nerwu słuchowego niesie informację o bardzo ograniczonym zakresie częstotliwości dźwięku, a mózg łączy je w całość). Naukowcy badający korę wzrokową pokazali, że takie cechy, jak ruch, kolor, głębia i kształt są przetwarzane w różnych jej okolicach i że uszkodzenia w określonej okolicy powodują deficyty w odbiorze wrażeń dotyczących jednej specyficznej cechy. Ale zdolność odczuwania tych własności przez mózg bez wątpienia bierze początek w „siatkówkowych filmach”.

Na kolejnych stronach prezentujemy najlepsze znane nam wyjaśnienia sposobów' tworzenia w siatkówce surrealistycznych elektrycznych obrazów, będących źródłem informacji dla mózgu. W miarę postępu naszych badań coraz lepiej poznajemy mechanizm realizacji poszczególnych filmów, ale z pewnością nie jesteśmy jeszcze gotow^ri, by zaproponować kompletny model. 12 filmów' zawiera całą informację, jaką otrzymuje mózg, aby zinterpretować widziany świat. Wciąż jednak nie potrafimy powiedzieć, jak te w^fzorce są łączone w spójną całość. Być może filmy służą po prostu jako elementarne wskazówki, rodzaj rusztowania, na którym mózg tworzy konstrukcję obrazu rzeczywistości. Ta idea w^r istocie nie różni się od dobrze znanej koncepcji „oka umysłu", wiążącego słowa noweli w sensowną opowieść.

Chociaż na siatkówkowych filmach dość dobrze odwzorowane są główne elementy obrazu, dajmy na to. stół, wodospad, twarz mówiącej osoby, to pewnych istotnych jego aspektów brakuje. Nie ma przekazu związanych ze sceną odczuć, atmosfer)', nastawienia; brakuje wyróżnienia najistotniejszego elementu. Być może te cechy są w jakiś sposób zakodowane w^r ścieżkach filmowych, które mózg otrzymuje do interpretacji. Niewykluczone też, że w badaniach siatkówki królika nie udało się nam znaleźć wszystkich reprezentacji, które byłyby uchwycone przez siatkówkę człowieka, na przykład tych o „wysokiej rozdzielczości".

Mogłyby one w sposób nam jeszcze nieznany wyodrębniać z całości obrazu jakości takie jak emocje.

Jasne jednak jest, że siatkówkowe odwzorowania tworzą naturalny wzrokowy język, a zrozumienie tego języka jest dziś szczególnie istotne. Wiele grup na świecie pracuje nad czujnikiem, który ma przejąć funkcje siatków-ki i przywrócić niewidomym wzrok. Prace postępują, ale na razie wyniki trudno uznać za zadowalające, gdyż udało się uzyskać zaledwie nieostre przekazy prostych wzorów. Próby kliniczne trwają już w Doheny Eye Institute na University of Southern California, a wkrótce rozpoczną się także w Wayne State Universi-ty Mcdical School. Do realizacji ostatecznego celu jest z pewnością bardzo daleko, niemniej trudno myśleć o sukcesie, skoro nie umiemy jeszcze dostarczać do mózgu wzorców aktywności, jakie są wysyłane z siatków^rki w czasie normalnego widzenia. Kolejną trudnością jest ustalenie, jak każdy ze strumieni danych podłączyć do odpowiednich włókien nerwu wzrokowego.

Szczegółowa poznanie naturalnego języka widzenia, którym posługuje się siatkówka, jest niezbędne do opracowania efektywnie działających protez. Pomoże ponadto badaczom dowiedzieć się więcej o tym, jak oczy i mózg w\spólnie umożliwiają mam tak doskonale widzenie, jak są mamione przez złudzenia wzrokowa, jak śledzą szybko poruszające się obiekty i jak wypełniają luki w obrazach odtwarzanych na ekranie telewizora, komputera czy w kinie. Mamy nadzieję, że nasze badania przetwarzania siatkówkowego w dużym stopniu przyczynią się do osiągnięcia tego celu.

Anatomia akcji

Zaskakujące możliwości siatkówki wynikają z jej złożonej budowy. Żmudne badania prowadzone przez wielu specjalistów dostarczyły danych fizjologicznych, które wzbogaciły klasyczny model połączeń siatkówkowych, nakreślony przez wielkiego hiszpańskiego anatoma Santiago Ramónay Cajala ponad wiek temu i od tamtego czasu powtarzany w podręcznikach. Przezroczysta siatkówka O składa się z doskonale uporządkowanych warstw' neuronów ©. Warstwa zewnętrzna, najbardziej oddalona od soczewki, zawiera pręciki i czopki, które pochłaniają docierające śwuatło i zamieniają je na aktywność neuronalną. Są też połączone z 10 różnymi rodzajami neuronów znanymi jako komórki dwubiegunowa. Wyrastają z nich długie wypustki (aksony) przewodzące sygnały do warstwy splotowatej wewnętrznej. Tw^rorzy ją 10 wyraźnych równoległych pasm. Akson każdej komórki dwubiegunowej dostarcza sygnały do kilku z nich.

JEAN FRANCCIS P0DEVIN (poptted/ue stnrtj)

54 ŚWIAT NAUKI

Listopad 2007