Diposting Kamis, 7 Oktober 2010 jam 8:34 pm oleh Gun HS

Dari Mata ke Otak: Memetakan Koneksi Neuron-Neuron Fungsional

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Kamis, 7 Oktober 2010 -


Dengan membandingkan input visual dengan output listrik dari retina, peneliti di Institut Salk untuk Studi Biologi mampu melacak untuk pertama kalinya sirkuit saraf yang menghubungkan fotoreseptor individu dengan sel ganglion retina, neuron-neuron yang membawa sinyal visual dari mata ke otak.

Pengukuran mereka, yang diterbitkan dalam edisi 7 Oktober 2010, jurnal Nature, tidak hanya mengungkapkan perhitungan di sirkuit syaraf pada resolusi dasar neuron individu tetapi juga menjelaskan kode syaraf yang digunakan oleh retina untuk menyampaikan informasi warna otak.

“Tidak ada yang pernah melihat keseluruhan transformasi input-output yang dilakukan oleh sirkuit lengkap dalam retina pada resolusi sel-tunggal,” kata EJ Chichilnisky, Ph.D. penulis senior, seorang profesor di Laboratorium Sistem Neurobiologi. “Kami pikir data ini akan memungkinkan kita lebih dalam memahami perhitungan dalam sistem saraf visual dan pada akhirnya dapat membantu kita membangun implan retina yang lebih baik.”

Salah satu unsur penting yang membuat percobaan ini mungkin adalah sistem pencatatan syaraf yang unik, dikembangkan oleh tim internasional fisika energi tinggi dari Universitas California, Santa Cruz, AGH Universitas Sains dan Teknologi, Krakow, Polandia, dan Universitas Glasgow, Inggris. Sistem ini mampu merekam secara simultan sinyal listrik kecil yang dihasilkan oleh ratusan output neuron retina yang mengirimkan informasi tentang dunia visual di luar ke otak. Rekaman ini dibuat pada kecepatan tinggi (lebih dari sepuluh juta sampel setiap detik) dan dengan detail spasial yang baik, cukup untuk mendeteksi bahkan populasi lengkap dari kecil dan padat yang dispasi sel output, dikenal sebagai sel ganglion retina “kerdil”.

Sel-sel ganglion retina diklasifikasikan berdasarkan ukuran mereka, hubungan mereka untuk membentuk, dan tanggapan mereka terhadap stimulasi visual, yang dapat sangat bervariasi. Meskipun mereka berbeda, mereka semua memiliki satu kesamaan akson panjang yang membentang ke bagian otak dan bentuk saraf optik.

Pengolahan visual dimulai ketika foton memasuki mata yang melabrak satu atau lebih dari 125 juta sel saraf yang sensitif terhadap cahaya di retina. Lapisan pertama sel ini, yang diketahui sebagai batang dan kerucut, mengubah informasi menjadi sinyal listrik dan mengirimkannya ke lapisan menengah, yang pada gilirannya menyiarkan sinyal ke 20 atau lebih jenis sel ganglion retina yang berbeda.

Dalam studi sebelumnya, Chichilnisky dan timnya menemukan bahwa setiap jenis sel ganglion retina membentuk kisi mulus meliputi ruang visual yang mengirimkan gambar visual lengkap ke otak. Dalam studi saat ini, peneliti pasca doktoral dan penulis mitra pertama, Greg D. Field, Ph.D., beserta rekan-rekannya berfokus pada pola konektivitas antara lapisan sel ganglion retina dan kisi penuh reseptor kerucut.

Para peneliti Salk mencatat secara simultan ratusan sel ganglion retina, dan berdasarkan sifat-sifat respon kepadatan dan ringan, mengidentifikasi lima tipe sel: sel kerdil OFF dan ON, sel payung OFF dan ON, dan sel bistratified kecil, yang secara kolektif diperhitungkan sekitar 75 persen dari semua sel ganglion retina.

Untuk mengatasi struktur halus dari bidang-reseptif kecil, secara tidak teratur membentuk jendela melalui neuron di retina yang memandang dunia – para penulis menggunakan rangsangan dengan piksel sepuluh kali lipat lebih kecil. “Daripada menyebarkan area kepekaan cahaya, kami mendeteksi pulau belang-belang sensitivitas cahaya yang dipisahkan oleh daerah-daerah yang tidak sensitivitas cahaya,” katanya.

Ketika dikombinasikan dengan informasi mengenai kepekaan spektral kerucut individu, peta pulau belang-belang ini tidak hanya memungkinkan para peneliti menciptakan penuh mosaik kerucut yang ditemukan pada retina, tetapi juga menyimpulkan kerucut mana yang memberi informasi pada sel ganglion retina.

“Hanya dengan merangsang sel-sel input dan mengambil catatan kepadatan tinggi dari sel output, kami dapat mengidentifikasi semua sel input dan output individu serta mengetahui siapa yang terhubung ke siapa,” kata Chichilnisky.

Chichilnisky dan timnya menemukan bahwa populasi sel kerdil dan payung ON dan OFF setiap sampel populasi lengkap kerucut yang sensitif terhadap cahaya merah atau hijau, dengan sel kerdil menarik sampel kerucut ini secara mengejutkan non-acak. Hanya sel kerdil OFF secara sering menerima input kuat dari kerucut yang peka terhadap cahaya biru.

Penelitian ini sebagian didanai oleh Helen Hay Whitney Foundation, Jerman Research Foundation, National Institutes of Health,  Chapman Foundation, Miller Institute for Basic Research in Science, Polish Ministry of Science and Higher Education, Burroughs Wellcome Trust, McKnight Foundation, National Science Foundation, Sloan Foundation, Engineering and Physical Sciences Research Council dan Royal Society of Edinburgh.

Para peneliti yang juga memberikan kontribusi pada pekerjaan tersebut termasuk penulis mitra pertama Jeffrey L. Gauthier, Ph.D., Martin Greschner, Timothy A. Machado, Lauren H. Jepson, dan Jonathon Shlens dari Laboratorium Sistem Neurobiologi di Institut Salk, penulis mitra pertama Alexander Sher dan Alan Litke dari Institut Santa Cruz untuk Partikel Fisika di Universitas California, Santa Cruz, Deborah E. Gunning dan Keith Mathieson dari Departemen Fisika dan Astronomi di Universitas Glasgow, W?adys?aw Dabrowski di Fakultas Fisika dan Ilmu Komputer Terapan di Universitas AGH Ilmu Pengetahuan dan Teknologi di Krakow, dan Liam Paninski di Departemen Statistik dan Pusat Neuroscience Teoritis di Universitas Columbia, New York.

Sumber: sciencedaily.com
Berita di atas berasal dari bahan-bahan yang disediakan oleh Institut Salk.
Referensi Jurnal:
Greg D. Field, Jeffrey L. Gauthier, Alexander Sher, Martin Greschner, Timothy A. Machado, Lauren H. Jepson, Jonathon Shlens, Deborah E. Gunning, Keith Mathieson, Wladyslaw Dabrowski, Liam Paninski, Alan M. Litke, E. J. Chichilnisky. Functional connectivity in the retina at the resolution of photoreceptors. Nature, 2010; 467 (7316): 673 DOI: 10.1038/nature09424

Gun HS
There's only one thing I figured about myself: Complex
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.