Если бы человеческие глаза поставлялись в упаковке, на ней должна была бы быть этикетка «Натуральный продукт. Возможны некоторые отклонения». Потому что более миллиона ганглиозных клеток сетчатки, которые посылают сигналы в мозг человека для интерпретации, не все работают одинаково.
Это то, что инженер назвал бы «шумными» - есть различия между ячейками и от одного момента к другому. И все же, когда мы видим фотографию красивого цветка, она выглядит резкой и красочной, и мы знаем, что это такое.
В мозге «Визуальные центры должны быть искусными в отфильтровывая шума от клеток сетчатки , чтобы добраться до истинного сигнала, и эти фильтры должны постоянно адаптироваться к условиям освещенности , чтобы сигнал ясно. Новое исследование предполагает, что протезам сетчатки и нервным имплантатам потребуется такая же адаптивная фильтрация шума, чтобы добиться успеха.
«Нейроны в мозге зашумлены - это означает, что при предъявлении одного и того же стимула нейроны не производят каждый раз одинаковый ответ», - сказал Грег Филд, доцент нейробиологии в Университете Дьюка, который является соавтором нового исследования в Nature. Общение с канадским коллегой о том, как мозг компенсирует визуальный шум .
«Если интерфейсы мозг-машина не учитывают корреляцию шума между нейронами, они, вероятно, будут плохо работать», - сказал Филд.
Работая в специальной темной комнате в лаборатории Филда, аспирантка Герцога Кирстен Руда экспонировала маленькие квадраты сетчатки живой крысы для изображений и видеозаписей в различных условиях освещения, в то время как массив из более чем 500 крошечных электродов под клетками сетчатки записывал сигналы, которые обычно посылаются вниз. зрительный нерв к мозгу.
«Все это делается в полной темноте с помощью очков ночного видения, чтобы мы могли сохранить максимальную чувствительность сетчатки», - сказал Филд.
Исследователи пропустили эти нервные импульсы через программное обеспечение, а не через мозг, чтобы увидеть, насколько переменными и шумными были сигналы, и поэкспериментировать с тем, какой вид фильтрации потребуется мозгу для получения четкого сигнала в различных условиях освещения , например, при лунном свете или солнечном.
Сенсорные системы, такие как глаза, нос и уши, работают с совокупностью датчиков, потому что каждая отдельная чувствительная ячейка является шумной. Однако этот шум является общим или «коррелированным» между клетками, что создает проблему для мозга, чтобы понять исходный сигнал.
