Войти
Логин:
Пароль:
Забыли пароль?
научная деятельность
структура институтаобразовательные проектыпериодические изданиясотрудники институтапресс-центрконтакты
русский | english
Научные подразделения >> Лаборатория № 8 >> Краткий обзор результатов исследований л...

Исследованы реакции детекторов движения ретино-тектальной системы серебряного карася Carassius auratus gibelio Bloch: дирекционально-избирательных (ДИ) ГК, проецирующихся в верхний ретино-реципиентный слой тектума, и ориентационно-избирательных (ОИ) ГК. Разработаны системы классификационных признаков, проведена классификация детекторов движения и исследованы их свойства. Показано, что у рыб ДИ ГК представлены шестью физиологическими типами, различающимися по предпочтительным направлениям и по знаку предпочтительного контраста. В отличие от наземных позвоночных (кролика), ДИ ГК которых избирательны к четырем взаимно-перпендикулярным направлениям, у рыб они оказались избирательны к трем направлениям, отстоящим друг от друга примерно на 120°. Измерена относительная спектральная чувствительность детекторов движения. У всех детекторов движения карася она оказалась примерно одинаковой и сосредоточена в красном конце спектра, однако определяется не только красными колбочками, но также и зелеными и синими, которые вносят слабый вклад с отрицательным знаком (Максимов В.В., Максимова Е.М. Максимов П.В.).

В качестве механизма, объясняющего МЕ (McCollough-effect),  предложена модель нейронного фильтра новизны. Модель содержит входной слой из двух (левый и правый глаза) квадратных матриц с двумя аналоговыми рецепторами (красным и зеленым) в каждой точке, изоморфный ему ассоциативный нервный слой, каждый аналоговый нейрон которого синаптически связан со всеми рецепторами обоих глаз, и выходной слой – «фильтр новизны», в каждой точке которого вычислялась разность сигналов входного и ассоциативного слоев. Изменение весов синапсов происходило в соответствии с обучающим правилом, аналогичным правилу Хебба. После нескольких предъявлений цветных решёток модель демонстрировала требуемое последействие, которое медленно разрушалось последующим предъявлением случайных изображений. Эксперименты  с компьютерной моделью, показали, что фильтр новизны действительно позволяет избавляться от избыточности зрительной информации, поступающей на его вход. В том случае, когда причиной взаимной корреляции сигналов соседних рецепторов является несовершенная оптика (приводящая к расфокусировке изображения) или неселективность светочувствительных приемников, устранение этой корреляции с помощью адаптивного фильтра новизны приводит к повышению пространственного и цветового контрастов (Максимов В.В.,  Максимов П.В.).

Ответы карликовых ганглиозных клеток сетчатки приматов различны для разных типов колбочек, несмотря на то, что L и M колбочки соединены электрически, а связи тормозных нейронов – неселективные. Предложена модель центральной сетчатки макаки, которая разрешала это противоречие. Ключевой особенностью этой модели были амакриновые клетки OFF типа, получавшие синаптические входы от всех биполяров, но со смещением в сторону тех, которые связаны с колбочками M типа. В результате компьютерных экспериментов были изучены реакции модельных ганглиозных клеток на стимуляцию индивидуальных колбочек. Эксперименты позволили выявить микроструктуру рецептивного поля модельных   ганглиозных клеток. В частности, оказалось, что многие ганглиозные клетки ON-типа возбуждаются не только при освещении центра рецептивного поля, но и при освещении некоторых колбочек, принадлежащих к, вообще говоря, тормозящему окружению рецептивного поля. Наличие таких локальных зон возбуждения в окружении рецептивного поля ганглиозных клеток приматов было давно обнаружено посредством электрофизиологических измерений и пока не получило убедительного объяснения, хотя ещё в 1975 г.  De Monasterio & Gouras предположили, что эти зоны обязаны действию амакриновых клеток, а не взаимодействию соседних колбочек. (De Monasterio, F.M. & Gouras, P. Functional properties of ganglion cells of the rhesus monkey retina. Journal of Physiology, 1975, 251, 167–195). Результаты наших компьютерных экспериментов находятся в согласии с этой гипотезой (Лебедев Д.С.).

В экстрастриарной коре головного мозга кошки и в зоне V4A кошки и обезьяны были обнаружены участки с необычной организацией. Рецептивные поля нейронов этой зоны были сильно вытянуты и ориентированы как спицы колес радиально на центры сетчатки. В электрофизиологических экспериментах установлено, что часть нейронов зоны V4A обладают абсолютной чувствительностью к расстоянию до зрительной сцены. Обнаружено, что нейроны коры мозга кошки, в частности, и нейроны зрительной коры во время сна начинали отвечать на электрическую стимуляцию кишечника и желудка. Было высказано предположение, что во время сна происходит переключение корковой активности на обработку висцеральной информации. Такая переадресация информационных потоков в период сна была обнаружено нами в совместных исследованиях с испанскими коллегами в экспериментах и на обезьянах. Компонентный анализ реакций нейронов коры кролика в ответ на интраперитонеальную электрическую стимуляцию выявило наличие топографической организации представительства в коре висцеральных систем, проявляющейся только в состоянии сна. В бодрствовании те же отделы коры традиционно вовлекаются в анализ экстероцептивной сенсорной информации. Таким образом, естественная активность органов желудочно-кишечного тракта отражается (и видимо определяет) активность значительной доли нейронов коры мозга в состоянии сна (И.Н. Пигарев, Е.И. Родионова, Е.В. Левичкина, Лошкарев А.А.).

Предлагается новая концепция адекватного представления о механизмах аккомодации у человека и развитии этих механизмов в постнатальном онтогенезе. Анализ литературных и собственных экспериментальных данных выявил противоречивость принимаемой большинством офтальмологов концепции эмметропизации (понятие эмметропического глаза опирается на устаревшее представление Гельмгольца, считавшего, что в состоянии покоя аккомодации нормальный глаз должен быть настроен на бесконечность). Согласно этой концепции глаз человека претерпевает постепенное превращение из гиперметропического (дальнозоркого) у младенцев в эмметропический (соразмерный, нормальный) у подростков. Сотрудниками лаборатории предпринимают попытки создания адекватного представления о механизмах аккомодации у человека и развитии этих механизмов в постнатальном онтогенезе. Выявленная при измерении рефракции в естественных условиях миопия у младенцев, т.е. удовлетворительную настройку глаза только на близкие расстояния, по-видимому связана с тем, что наиболее важные для жизни объекты находятся в непосредственной близости от глаз. В первые недели жизни сильно выпуклый и почти нерегулируемый хрусталик автоматически обеспечивает относительно хорошую фокусировку близких объектов. Более того, при учете типичных условий рассматривания ребенком лица матери в первые месяцы жизни удается понять специфическое и, на первый взгляд, странное распределение рецепторов в сетчатке новорожденных, характеризующееся повышенной плотностью не в центре сетчатки, а в кольце диаметром около 5о. Когда ребенок находится на руках у матери, в область такого кольца на сетчатке как раз попадают проекции наиболее важных для идентификации и наиболее контрастных элементов лица: глаз и рта (Рожкова Г.И., Бастаков В.А., Огнивов В.В., Желтова М.Ю.).

Индивидуальные запаховые коды человека и животных содержат важную информацию о каждой особи и играют огромную роль в поведении человека и животных, например, в выборе брачного партнера. От того, насколько удачным окажется сочетание генов двух родителей, зависит судьба потомства. Частота встречаемости резус-отрицательного аллеля d составляет среди жителей Восточной Европы около 15%, следовательно, вероятность образования пары, в которой оба супруга резус-отрицательны составляет 0,02. При опросе случайно 224 выбранных супружеских пар оказалось, что в 38 случаях из них оба супруга резус-отрицательны, что свидетельствует о том, что выбор партнера по этому  признаку не случаен. Источникам информации о резусе большой вероятностью служит индивидуальный запах. Методом множественного выбора по образцу, который применяется в криминалистике для идентификации индивидуальных запахов людей, мы показали, что собака выбирает одну особь некоторых видов насекомых в ряду других особей того же вида, пола, возраста, то есть по крайней мере особям 5 видов насекомых присущ индивидуальный запах (Родионова Е.И.).

Саранчовые активно используют акустические сигналы для поиска полового партнера. Самцы издают так называемые призывные сигналы для привлечения самок на расстоянии, а когда самец оказывается рядом с самкой, он издает сигнал ухаживания, который у многих видов оказывается более длительным и сложным, чем призывный сигнал. Призывный сигнал должен обладать высокой помехоустойчивостью, т.е. содержать набор признаков, которые надежно детектируются на фоне шума, в том числе и других одновременно поющих видов прямокрылых. Сигналы ухаживания, напротив, обладают более высокой изменчивостью. Перед особями противоположного пола стоит задача не только распознать полового партнера, но и оценить его «качество». Было показано, что два вида, Ch. albomarginatus и Сh. oschei, гибридизируют в контактной зоне на территории Украины и Молдавии, что свидетельствует о неокончательно установленных изолирующих барьерах у данных видов. Изучение жизнеспособности лабораторных гибридов (F1 и F2) выявило очень незначительное, хотя и достоверное, снижение жизнеспособности гибридов по сравнению с потомством родительских видов. Это свидетельствует о слабой посткопуляционной изоляции. Поведенческие эксперименты, проведенные в условиях равного выбора, показали высокую избирательность самок родительских видов: в 80–90% случаев самки выбирали самцов своего вида. Таким образом, прекопуляционная изоляция между данными видами относительна велика. Генетический анализ количественных признаков также показал, что наследование различных параметров сигнала ухаживания наиболее согласуется с III типом генетической архитектуры, которая подразумевает дуплицированные пары локусов и неаллельные взаимодействия (Веденина В.Ю., Панютин А.Л.).

На основе анализа физических закономерностей восприятия акустических сигналов ночными чешуекрылыми (Noctuidae, Lepidoptera) предложена гипотеза о переменности частотной настройки тимпанальной системы этих насекомых. Из гипотезы следовало, что бабочки могут подстраиваться к параметрам биологически важных сигналов. Кроме того, подобная система потенциально способна производить последовательный частотный анализ воспринимаемых звуков. Аналогичный принцип используется в технических системах, но в животном мире не был известен. В серии электрофизиологических экспериментов проведено исследование возможности перестроек частотно-пороговых характеристик слуховой системы бабочек-совок при искусственно вызванном сокращении мышц метаторакса. При искусственно вызванном сокращении мышц метаторакса обнаружен рост слуховых порогов на низких частотах (в диапазоне 10–30 кГц на 10–14 дБ), в то время как на частотах выше 60 кГц разница в порогах до и после введения хлорида калия была обратной. Разнонаправленные изменения слуховой чувствительности на низких и высоких частотах можно объяснить одновременным действием двух факторов: перестройкой частоты тимпанальной мембраны и общим падением чувствительности тимпанальной системы насекомого. Аналогичные перестройки, могут происходить самопроизвольно. При исследовании этих перестроек обнаружены признаки активной настройки слуховой системы на несущую частоту воспринимаемого сигнала. В процессе такой настройки резко (в 6–8 раз) возрастала слуховая чувствительность к стимулам с частотой заполнения 80–100 кГц. В поведенческих экспериментах получено подтверждение нашей гипотезы – у совок могут происходить быстрые перестройки частотной характеристики слуховой системы (Лапшин Д.Н.).

Разработана компьютерная система для исследования критической частоты слияния мельканий (макулярная и мультифокальная КЧСМ на цветные стимулы), электрической чувствительности и лабильности зрительного нерва, и для проведения терапевтических сеансов светотерапии и электростимуляции. Разработаны методики выявления некоторых патологических изменений зрительного тракта на ранней стадии заболевания и проведения восстановительной терапии. Предварительные испытания отдельных компонентов системы в ФГУ МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова и МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца показали высокую эффективность диагностики и лечения зрения. Был также разработан компьютерной вариант прибора для исследования КЧСМ с условным названием «Блик–5», который в настоящее время проходит испытание в МНИИ ГБ им. Гельмгольца, для динамического исследования зрения детей с высокой степенью миопии. Разработаны варианты прибора «Радуга–3ДЛ», приборы «Радуга–4ДЛ» и «КЧСМ–ЭЛ», в последнем объедены два метода диагностики: исследования КЧСМ и исследование электрической чувствительности и лабильности зрительного нерва (Голубцов К.В.).

НОВОСТИ И ОБЪЯВЛЕНИЯ
ИТиС 2016 - день второй: 5G с IoT, палиндромы с волосатиками и эволюция с брачными сигналами. Репорт...
Открытый семинар Лаборатории зрительных систем №11: 30.09.2016 (пятница), 17:00, ауд. 615 ИППИ РАН. ...
Семинар Лаборатории №5 "Интегрируемые структуры в статистических и полевых моделях": 29.09.2016 (чет...
ИтиС 2016 - день первый: будущее, безопасность, здоровье. Репортаж из...
26 сентября в Репино (Санкт-Петербург) начала работу 40-я Междисциплинарная школа-конференция «Инфор...
Семинар Добрушинской математической лаборатории: 27.09.2016 (вторник), 16:00, ауд. 307 ИППИ РАН. Але...
Семинар лаб. 9 состоится 27 сентября во вторник в 11 час в к.509...
Семинар <<Глобус>> Независимого Московского Университета: 22 сентября в 15.40 в НМУ, конференц-зал. ...
Все новости   
 

 

  © Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича Российской академии наук, 2016
Об институте  |  Контакты  |  Старая версия сайта