A szem nem csak a lélek tükre

A szem a lélek tükre, tartja a mondás, ám egy nemzetközi kutatócsoport, amelyet a Baylor Orvosi Egyetem kutatója vezetett, azt mondja, az érzékelésé is.

A kutatók először egerekkel vizsgálódtak, azt mérték fel, hogy a pupilla belső állapottól függően miként tágult, és ez hogyan befolyásolta az állatok látását. „Bár a szem az, amely a fényt idegi aktivitássá alakítja, a vizuális értelmezés az agy feladata” – mondta el Katrin Franke, a kutatás vezetője. A kísérletekben az egereknek különböző, színes képeket mutattak, s eközben vizsgálták azon agyterület sejtszintű aktivitását, ahol a látottak feldolgozása zajlik. Az így kapott adathalmaz alapján létrehoztak egy olyan számítógépes modellt, amely utánozta a látókéreg reakcióit, szimulálta az egyes idegsejtek válaszát. E modell segítségével aztán meghatározták, hogy az egyes idegsejtek számára melyik az optimális fényinger.

A modell igencsak meglepő eredménnyel szolgált: amikor az egerek, például fokozott figyelem miatt, nagyobbra nyitott pupillával figyelték a környezetüket, az idegsejtek, amelyek korábban a zöld színű fényre voltak érzékenyek, hirtelen (másodpercek alatt) a kék érzékenységét mutatták. Magyarul, a nyugodt egér idegsejtjei a zöld színre, az izgatott egéré pedig a kékre, ultraibolyára voltak érzékenyebbek. Ez különösen azokra az idegsejtekre volt igaz, amelyek az egér látóterének felső részéről, vagyis az égbolt felől érkező fényt kapták.

A kutatók ezt a modellek adta változást azután élő egerekkel végzett vizsgálattal is igazolták. Sőt, ha szemcseppel kitágították az egér pupilláját, a neuronok kék-érzékenysége ekkor is megnőtt anélkül, hogy az egér felfokozott állapotba került volna.

„Ez egyértelműen jelezte, hogy az izgatott állapot hatására kitáguló pupilla közvetlenül is képes befolyásolni az érzékenységet és valószínűleg magát a vizuális érzékelést is. Ez a helyzet azon alapul, hogy a tágabb pupilla több fényt enged be a szembe, ezzel a retinán más fényérzékelő sejteket aktivál, s így közvetve megváltoztatja a látókéreg színérzékenységét is” – mondta Franke.

Az érzékenységváltozás gyakorlati haszna pedig, a vizsgálatok alapján valószínűleg abban áll, hogy így az egér könnyebben képes a ragadozókat észrevenni a kék égi háttér előtt például alkonyatkor. A kutatók szerint azonban ennél jóval sokrétűbb lehet a hatása ennek a változásnak, és akár pillanatról pillanatra is változhat a világ érzékelése, a szervezet belső állapotának függvényében.

A mesterséges intelligencia segítségével elkészített digitális modell pedig új utakat nyithat az idegtudományban: lehetővé válik, hogy az adatok alapján elkészítsék egy valós biológiai rendszer digitális másolatát, és ezzel gyakorlatilag végtelen számú számítógépes kísérletet lehet aztán végezni.