Schanda J., Csuti P., Szabó F., Vas Z.

Éleslátás mezopos körülmények között

Pannon Egyetem

 

A napjainkban éles vitákat vált ki, hogy milyen fényforrással világítsuk közútjainkat. Az energia-megtakarításra hivatkozva propagálják a világító diódás (LEDes) megoldásokat. Mivel a LEDek fényhasznosítása nagyobb színhőmérsékletek esetén nagyobb, arra hivatkozva, hogy az emberi szem kék-érzékenysége kis fénysűrűségeknél (mezopos látás) nő, a 6500 K körüli LEDeket a gyártók előnyben részesítik.

 

A Kettesy-féle látóélesség vizsgáló tábla segítségével vizsgáltuk fiatal és idősebb észlelők látóélességének változását fotopos és mezopos látási körülmények között meleg-fehér és hideg-fehér fény LED-es megvilágítás esetében.

 

Míg a fiatal észlelők a nagyobb színhőmérsékletek esetében kisebb betűméretek esetében is helyesen felismerték a tábla jeleit, idősebb észlelőknél a kékesebb fény nem javította a látást. Idős korban nem jelent előnyt a kékesebb, nagyobb színhőmérsékletű fény alkalmazása. A jelenséget a szemlencse sárgulásával, a kék-ab szorpció növekedésével magyarázhatjuk. Ugyanakkor idős korban anygobb fénysűrűségre van szüksége az észlelőnek azonos látóteljesítmény eléréséhez. Ezért nem javasolt a kékesebb színű közvilágítási fényforrások alkalmazása, mely a látóteljesítmény változásán kívül hat pl. az éjszakai égbolt megfigyelhetőségére és az élővilágra is (legtöbb bogárfajt a kékesebb fény jobban vonzza, s így a kékesebb színű fényforrás nagyobb mértékű csapdát jelent számukra.

 

 

 

Kusnyerik Akos, Udo Greppmaier

Retina implantátumok a szemészetben

Magyar Bionikus Látásközpont, Szemészeti Klinika, Semmelweis Egyetem, Budapest;

Szemészeti Klinika, Karl Eberhard Egyetem, Tübingen, Németország

 

Ismert, hogy több szembetegség is vaksághoz vezethet. Ezen betegségek egy jól behatárolható csoportjában az ideghártya fotoreceptorai fokozatosan halnak el. Nagyszámú kutatás irányul arra, hogy megfelelő gyógymódot találjon ezekre az emberek tízezreit érintő kórképekre.

 

A fotoreceptorokat érintő betegségek kezelésével kapcsolatban talán az egyik legközelebbi, klinikai eredménnyel kecsegtető módszer lehet a mikroelektronikai eszközök (implantátumok) beültetése a szemfenékre. A retina implantátumokkal kapcsolatos kutatások teljesen új területét képezik a szemészetnek. Ezen implantátumoknak jelenleg több típusa is előrehaladott tesztelés alatt áll különböző nemzetközi centrumokban. Az előadó a kutatások bemutatásával és a közeljövőben megvalósuló fejlesztésekkel ismerteti meg a hallgatóságot. Továbbá részletezi azt is, hogy az eltérő implantátumok különböző elven működnek, de közös bennük, hogy valamennyi a retina megmaradt működőképes sejtjeinek ingerlésén alapul. Az implantátum által lefedett területen jöhet csak létre az ingerlés, ezért kitüntetett jelentősége van annak, hogy a megfelelő helyre kerüljön behelyezésre az ingerlő elektródarendszer a szemfenéken. Ennek pontos meghatározása különböző képalkotó eljárások alkalmazásával sikeresen megadható már a műtétet megelőzően is.

 

 

 

Bódizs Róbert, Gombos Ferenc, Kovács Ilona

Alvás és tanulás Williams szindrómában: az EEG spektrum neurokognitív vonatkozásai

MTA-BME Kognitív Tudományi Kutatócsoport

 

Bevezetés: Az alvással és REM alvással töltött idő csökkenése, az alvás zavartsága, valamint a lassú hullámú alvás arányának megnövekedett szintje eddigi eredményeink szerint a Williams szindróma (WSZ) alvás-fenotípusának makrostrukturális jegyei, melyekhez a lábmozgások megnövekedett szintjei illetve gyakoriságai társulnak.

 

Célok: Jelen vizsgálatunk célja az alvás-fenotípus egyes NREM-fázisra specifikus EEG jegyeinek finomabb jellemzése és a kognitív profillal, ezen belül a perceptuális és motoros tanulással való összefüggéseik feltárása.

 

Módszerek: EEG, EMG, ECG, és lábmozgás-detekció 9 WS és 9 életkorban és nemben illesztett egészséges kontroll személy (életkor: 14–29 év, átlag: 20,76) két egymást követő éjszakán, laboratóriumban rögzített alvása során. Elemzéseink az alvás NREM fázisának EEG spektrumára és az alvási orsókra terjedtek ki. A fiziológiai mutatókat a WSZ alanyok számára kritikus, vizuális kontúrintegrációs és motoros (ujjszekvencia – finger tapping) tanulási teljesítményével vetettük össze.

 

Eredmények: A 8–13 Hz-es frekvenciában valamennyi EEG elvezetésre kiterjedően csökkent az 1 Hz-es binekben kifejezett teljesítménysűrűség-spektrum, míg 2–3 Hz tartományban frontopolárisan, 14–16 Hz tartományban pedig centrálisan kaptunk WSZ-ben mérhető többletre utaló szignifikáns eredményeket. A lassú és a gyors alvási orsók frekvenciája WSZ-ben magasabb, mint a kontroll személyekben. Kezdeti megfigyeléseink szerint a 8–13 Hz-es tartományban mért csökkent tevékenység a kontúrintegrációs tanulási teljesítmény, míg a 14–16 Hz-es növekedés a motoros tanulási teljesítmény alacsony szintjének mutatója (l. Gerván és mtsi., és Berencsi és Kovács előadását). A kettő mind fiziológiai mind pedig viselkedéses szinten egymástól függetlennek bizonyult.

 

Megbeszélés: Különböző alvás-jegyek különböző kognitív domain-nekkel állnak összefüggésben. A WSZ és az alvás kapcsolata lehetőséget teremthet a WSZ tüneteinek körültekintőbb feltérképezésére, illetve az alvás és a tanulás kapcsolatának behatóbb megismerésére.

 

Pályázati támogatás: OTKA NF60806 (K.I.)

 

 

 

Berencsi Andrea és Kovács Ilona

Mozgástanulás Williams szindrómában és tipikus fejlődés esetén

MTA BME Kognitív Tudományi Kutatócsoport

 

Bevezetés

A Williams szindróma (WSZ) genetikai eredetű fejlődési rendellenesség, melyben többek között vizuális képességeket, tanulást, motoros képességeket és alvást érintő problémákkal találkozunk. Fejlődési rendellenességek vizsgálatakor- így WSZ-ban is- egy nem csak a mozgás, hanem a tanulás szempontjából is fontos terület, a mozgástanulás, gyakran feltáratlan marad.

 

Célok

Mozgástanulás jellemzőinek meghatározása és összevetése WSZ-ban és tipikus fejlődés esetén. A mozgástanulás és a perceptuális tanulás jellegzetességeinek összehasonlítása. Az alvás hatásának vizsgálata.

 

Módszerek

14 WS-val született fiatal felnőtt és felnőtt, valamint 57 tipikusan fejlődő személy (6-23 év) vett részt a vizsgálatban. A feladat egy 4 elemből álló ujj-mozgássor gyakorlása volt 5 napon keresztül a nem domináns kézzel. Az ötödik napon transzfer tesztet végeztünk a gyakorolt mozgássorra a domináns kézen, illetve egy új, addig nem gyakorolt sorozatra mindkét kézen. A teljesítmény javulását a mozgás sebességének és pontosságának növekedése jelentette, melyet korábban alvásfüggőnek találtak egészséges felnőtteknél.

 

Eredmények

Tipikus fejlődés esetén a kiindulási teljesítmény az életkor növekedésével nőtt és a tanulási görbék lefutása a különböző életkorokban hasonló volt egymáshoz. A transzfer az ellenoldalra illetve egy új sorozatra kis mértékben vagy egyáltalán nem jelentkezett. Williams szindrómával születettek esetén mind a kiindulási szint, mind a tanulási görbe meredeksége jelentősen csökkent, a transzfertesztek eredménye a kiindulási teljesítményhez hasonló.

 

Következtetés

Tipikus fejlődés esetén az életkorral emelkedő kiindulási teljesítmény egyik oka lehet a maximális motoros sebesség myelinizációhoz kapcsolódó növekedése (Bartzokis et al., 2008). Az első éjszakai alvás után bekövetkező teljesítménynövekedés összhangban van a korábban felnőtteknél talált eredményekkel (Karni, 1995; Walker, 2003), míg a transzfer hiánya az elsődleges motoros kéreg szerepét jelzi a tanulásban. Alapvetően hasonló tanulási mintázatot találtunk a vizuális perceptuális tanulásnál megfigyelthez (l. Gerván és mtsi. előadását)

 

WSZ-ban az alacsony kiinduló teljesítmény felveti a motoros rendszer és a munkamemória deficitjét. A teljesítmény növekedésének elmaradása pedig ebben az alvásfüggő feladatban a megváltozott alvási mintázat szerepét indikálja (l. Gombos és mtsi., és Bódizs és mtsi. előadásait).

 

Pályázati támogatás: OTKA NF60806 (K.I.)

 

 

 

Gerván Patrícia, Madarász Tamás, Kovács Ilona

Perceptuális tanulási képességek Williams szindrómában: a háttérben álló kérgi strukturális eltérések és alvászavarok disszociációja.

BME Kognitív Tudományi Tanszék

 

Perceptuális tanulásnak nevezzük a perceptuális feladatokban gyakorlás hatására bekövetkező teljesítmény-javulást. Ennek az alacsony szintű tanulásnak két specifikus jellegzetessége, hogy elsődleges szenzoros kéregi szinaptikus és strukturális változásokhoz kötött, valamint, hogy erős alvásfüggőséget mutat.

 

A Williams szindróma (WSZ) egy specifikus genetikai elváltozásokkal és változatos kognitív profillal járó fejlődési zavar. A WSZ populáción belül rendkívül nagy egyéni eltérések tapasztalhatóak a perceptuális feladatokban és perceptuális tanulásra való kapacitásukban. Ezek megértéséhez számításba kell venni a genetikai elváltozás mértékében mutatott varianciát, a gének neurális fejlődésben betöltött szerepét, így a kortikális strukturális abnormalitások eltérő mértékét, valamint olyan epigenitikus faktorokat, mint az alvás minősége.

 

A WSZ-ban megfigyelhető agyi strukturális abnormalitások között az egyik legspecifikusabb az okcipitális lebenyben leirt számottevő térfogati csökkenés és morfológiai eltérés (Reiss et al, 2004; Galaburda et al, 2002). Az elsődleges látókérgi funkciók vizsgálatára kifejlesztett Kontúrintegrációs paradigmában (Kovács & Julesz, 1993) a WS populáció az illesztett tipikusan fejlődő csoporthoz képest gyengébb teljesítményt mutat, valamint jóval alacsonyabb szintű perceptuális tanulást mutat. Ez utóbbi összefüggésben állhat az ebben a populációban gyakorta előforduló alvászavarokkal.

 

Jelen vizsgálat újdonsága, hogy a perceptuális tanulásban mutatott gyengébb teljesítményt nem populáció szinten kezeli, hanem WSZ alanyok egyéni teljesítményét elemzi. Az új eljárás lehetővé teszi, hogy a WSZ egyének gyenge perceptuális teljesítménye hátterében álló kérgi strukturális elváltozások és az alvászavar hatását függetlenül elemezzük.

 

Pályázati támogatás: OTKA NF60806 (K.I.)

 

 

 

Gombos Ferenc, Bódizs Róbert, Kovács Ilona

Alvás architektúra és nem periodikus lábmozgások Williams szindrómában

MTA-BME Kognitív Tudományi Kutatócsoport

 

Háttér: Korábbi tanulmányokból ismert, hogy a Williams szindrómás (WSZ) gyerekeknek gyakran vannak alvásproblémáik, nehezen alszanak el, alvásuk töredezett, hosszú ébrenlétek és lábmozgások jellemzik az éjszakáikat. Kérdőíves és csuklóaktigráfiás vizsgálatok valószínűsítik, hogy ezek a problémák a kamasz és felnőtt korba is átnyúlnak, de még senki nem vizsgálta ezt a korcsoportot alaposabban, poliszomnográfiás módszerekkel. Célunk, hogy a WSZ alvásmintázat és a perceptuális valamint motoros tanulási teljesítmény (lásd. Gerván és mtsi, és Berencsi és Kovács előadásait) közötti összefüggéseket feltárjuk.

 

Módszerek: 9 WSZ kamaszt és fiatal felnőttet és 9 korban és nemben illesztett egészséges kontroll alanyt vizsgáltunk meg alváslaborunkban poliszomnográfiás módszerekkel. Két egymást követő éjszaka rögzitettük a résztvevők EEG, EMG, EKG és lábmozgás-tevékenységét. Elkészítettük az alanyok hypnogramját és meghatároztuk az alvásuk makrostruktúráját. Rögzített frekvencia tartományokban (lassú oszcilláció, delta, lassú hullámú aktivitás, theta, alpha, szigma1 és szigma2 és beta frekvenciák) elemeztük az alvás abszolút és relatív EEG spektrumát.

 

Félautomata algoritmussal kiértékeltük az éjszakai lábmozgásaikat.

 

Eredmények: A WSZ csoportban csökkent alvásmennyiséget, arányaiban megnövekedett NREM (főleg 3-as és 4-es stádiumú) és időben és arányaiban is csökkent REM alvást találtunk. Alvásuk töredezett volt, jelentősen több időt töltöttek ébren az elalvás után (WASO index), mint a kontroll csoport. A frekvenciaspektrum elemzés csökkent alpha és szigma1 tevékenységet mutatott majdnem minden EEG csatornán, valamint delta és lassú hullámú aktivitásnövekedést a frontopoláris csatornákon. Szignifikánsan több lábmozgás jellemezte a WS alanyokat, de ezek a lábmozgások nem voltak periodikusak.

 

Megbeszélés: Eredményeink összhangban vannak a korábbi, gyerekeken végzett poliszomnográfiás és kamaszokon végzett aktigráfiás vizsgálatokkal, illetve az alvásproblémák felnőttkorban való fennmaradására utalnak. Mindezek az alvászavarok befolyásolhatják a tanulási teljesítményt is.

 

Támogatás: OTKA NF60806 (K. I.)

 

 

 

Linnert Szilvia, Kurgyis Eszter, Rea Barbara, Krajcsi Attila, Csifcsák Gábor, Tompa Tamás

Zajban ismerszik meg a jó barát, a szin... - A színek hatása a humán eseményfüggő potenciálokra vizuális diszkrimináció során, normál és különféle zajos ingerek esetén

SZTE-BTK, Pszichológia Intézet

 

A színek roppant fontosak vizuális világunkban, azt azonban nem tudjuk pontosan, milyen szerepet töltenek be a tárgyak felismerésében, kategorizálásában. Érezzük ugyan, hogy talán könnyebbé, gyorsabbá teszik őket, de tudjuk, hogy a fekete-fehér képeket, filmeket hasonló könnyedséggel ismerjük fel, talán még úgy is érezzük, tisztábbak, kevesebb bennük a zavaró tényező. Vizsgálatainkban annak igyekeztünk utánajárni, hogy a kategorizáció korai elektrofiziológiai megfelelőire milyen hatással vannak a színek. Eközben érdekes megfigyelést tettünk a kontrollként használt, zajos, felismerhető alakinformációt nem hordozó képek feldolgozásával kapcsolatban. Erről a két jelenségről fogunk beszámolni előadásunkban.

 

Mint korábban e helyt már beszámoltunk róla, komplex vizuális ingerek kromatikus és akromatikus változatainak bemutatása nem befolyásolta makákó majmok inferotemporális (IT) neuronjainak tüzelési frekvenciáját és ingerpreferenciáját (Tompa és mtsai, 2005). Ezeknek a kísérleteknek pandantjaként humán alanyokon a színek jelenlétének illetve kivonásának hatását vizsgáltuk összetett vizuális ingerekkel végzett, autó-madár kategorizációs feladatban. A viselkedéses változók mellett az inferotemporális kérgi (IT) területnek megfelelő humán oldalsó tarkólebenyi komplexum (laterális okcipitális komplex (LOC)) fölül elvezetett vizuális kiváltott potenciálok (elsősorban az N170-es komponens) paramétereit hasonlítottuk össze. Az N170-es hullám elsősorban arcokra és testrészekre érzékeny, de számos, azonosítható vizuális ingerkategória esetén is megjelenik (pl. Dering és mtsai., 2009). Vizsgálatunk első szakaszában képek színes és szürkeárnyalatos változatait mutattuk be 16 vizsgálati személynek. Kontrollnak egyfajta zajositott, 10x10 pixeles darabokra vágott és összekevert változatát mutattuk be eredeti képeinknek. Eredményeink megerősítették a makákók esetében tapasztaltakat, azaz felismerhető képek esetében (a tesztkondícióban) az N170-es eseményfüggő potenciálra az ingerek színtartalma nem volt hatással (F(1,15)=4,68; p=0,047). A színes és akromatikus ábrák közötti különbség a reakcióidőkben és a jó válaszok arányában sem jelent meg. A kontroll kondíció felismerhetetlen ingereinél azonban tapasztaltunk színhatást, a kromatikus ingerek nagyobb N170-es amplitúdókat váltottak ki. Érdekes megfigyelés, hogy a felismerhetetlen, 50% körüli találati arányt eredményező kontroll ingerek esetén a tesztkondícióban tapasztaltnál nagyobb amplitúdójú N170-es hullámot regisztráltunk. Az irodalomból azonban úgy tudjuk, hogy a zajnak éppenséggel csökkentenie kellene az N170 amplitudóját, vagy akár elmosnia az egész korai kategorizációs hullámot. Ezért aztán újabb kontrollként eredeti képeink Fourier-spektrumra bontott és random kevert zajos változataival is elvégeztük a méréseket. Vizsgálatunk második szakaszában 7 személynél a tesztképek mellet mindkét típusú kontrollt alkalmaztuk. Az irodalmi adatoknak megfelelően, az Fourier-kevert képekre kapott, hozzávetőlegesen 50%-os találati arány mellett szignifikáns mértékben kisebb N170-es amplitúdókat (F(2,5)=16,31; p=0,006) és a korábbi kontrollhoz képest lényegesen erőteljesebb színhatást észleltünk (F(2,5)=21,29; p=0,004). Az új kontroll ingerek emellett a felismerhető képekhez hasonló, de a korábbi kontrollnál szignifikánsan hosszabb N170 latenciát eredményeztek (F(2,5)=26,18; p=0,02).

 

Eredményeink egyfelől azt sugallják, hogy a színek hatása jelentősebb a nehezebben felismerhető ingerek esetén, másfelől egy új kérdést vetnek fel, ami a zajos képek feldolgozásának elektrofiziológiai korrelátumait illeti.

 

 

 

Hudák Mariann, Geier János

White-illúzió fizikai élek nélkül

Budapesti Műszaki Egyetem Kognitív Tudományi Tanszék

 

A White-illúziót módosítottuk: a fekete csíkokat véletlenszerűen elhelyezett fekete pöttyökkel, a fehér csíkokat pedig véletlenszerűen elhelyezett fehér pöttyökkel helyettesítettük egy homogén szürke háttéren. A White-illúzió eredeti szürke rátétjeinek helye kimaradt a pöttyözésből, így ennek szürkesége teljesen azonos a háttér szürkeségével: nem határolják élek. Noha az egész kép csak homogén szürke háttérből és random elrendezésű pöttyökből áll, a White-illúzió mégis látható: azok a kimaradt szürke területek, amelyeket fehér pöttyök vesznek körül, világosabbnak látszanak, mint azok, amiket fekete pöttyök vesznek körül. Ez a jelenség ellentétben áll a White-illúzió junction alapuló magyarázataival. Emellett a scission elmélet számára is kihívást jelent: ezen az ábrán ugyanis nincs észlelt átlátszóság sem. Fizikai élek és fekete-fehér csíkok híján csoportosító elvekkel is nehézkes lenne az illúziót megmagyarázni. A hatás működik a Howe-féle körkörös White-illúzió és a Bull’s eye illúzió pöttyökből kirakott változatain is. Geier (Geier J, 2009, "A diffusion based computational model and computer simulation for the lightness illusions" Perception 38 ECVP Abstract Supplement, page 95) diffúzió alapú modellje és számítógépes szimulációja képes a humán észlelésnek megfelelően reprodukálni a White-illúziónak ezt az újabb (és a többi régebbi, ismert) változatát is. Ez a modell nem használ fel semmilyen csoportosító elvet, szegmentációt vagy másodlagos hatást.

 

 

 

Geier János* és Hudák Mariann**

Fehérebb a fehérnél, feketébb a feketénél - túllövések a világosságészlelésben

* Stereo Vision Kft

** Budapesti Műszaki Egyetem, Kognitív Tudományi Tanszék

 

Egy új jelenséget találtunk: ha egy homogén háttéren lévő folt (Gauss folt, homogén körlemez stb.) kontrasztját folyamatosan nulláig csökkentjük miközben a megfigyelő egy kijelölt pontra fixál, e folyamat vége után a folt inverze látszik akár néhány másodpercen át. Gabor folt esetén a folt elmozdulása látszik. Az illúzió teljesen fekete vagy teljesen fehér háttér esetén is működik.

 

Az jelenséget nem lehet klasszikus utóképpel magyarázni (amikor is 30mp vagy több ideig nézett kép inverze megjelenik fehér falra nézve), mivel akár 1mp -es bemutatás alatt, vagy nagyon kis kontrasztnál is előjön, fixáció esetén hosszan (1-2 mp) megmarad, de a legkisebb szemmozgásra megszűnik.

 

A kontraszt csökkentés folyamatát hangjelzéssel kombinálva kiderül: az észlelt folt a saját inverzébe már az előtt átlendül, mielőtt a kontraszt 0-vá válna. Itt tehát egyfajta előrecsatolásról van szó, amit jelen kutatási stádiumban a szabályozáselméletből ismert ún. PID szabályozóval modellezünk.

 

További meglepő jelenség, hogy a klasszikus szimultán kontraszt ábrával elvégezve a kontraszt csökkentés, akkor is megjelenik a belső tartományok inverz utóképe, ha azok fényereje végig a háttérrel volt azonos, és csak a külső tartományok kontrasztja csökkent: ott látunk inverzt, ahol nem is volt változás. Ez érdekes adalék a világosságillúziókhoz.

 

 

 

Katalin Sári1, Karube Fuyuki1, Zsanett E-Sólyom1, Zoltán Kisvárday1

Szinaptikus elhelyezkedés és megoszlás macska látókérgi neurok dendritfáján

1Laboratory of Cortical Systems of Neuroscience, Department of Anatomy, Histology and Embriology, University of Debrecen, Hungary;

 

A látókéreg idegsejtjei nagyon változatos helyekről fogadnak iputokat. Jelen munkánkban Area 17 és Area 18 neuronjai közötti inputok sejt szintű megoszlására vagyunk kíváncsiak. Optikai térképezés, elektrofiziológiai-több sejt elvezetés- és morfológiai rekonstrukciókkal szeretnénk felfedni a látókérgi neuronok dendritfájára érkező inputok eloszlását. A17 és A18 közötti tranzíciós zónát (TZ) intrinsic optikai térképezéssel határoztuk meg, kihasználva A17 és A18 idegsejtjeinek más tér- és időbeli frequencia érzékenységi tulajdonságait. Ezután üvegelektródán keresztül multi-unit elvezetéseket végeztünk a térkép több helyén, ami megerősítette optikai térképezési eredményeket (orientáció- és irány preferncia, retinotópia). Végül minden egyes elvezetést extracelluláris BDA mikroinjektálásával zártunk, ami nagy számú axon és neuron jelölését tette lehetővé. A jelölődött idegsejtek dendritfáján található szintén jelölődött axon végződések (bouton) és azok eredési helyeit 3D-ban fénymikroszkóp és Neurolucida program segítségével rekonstruáltuk. Ezek alapján szeretnénk statisztikailag értékelhető mennyiségű információt gyűjteni az areán belüli és áreák közötti kapcsolatok szinapszisainak eloszlásáról az egyes idegsejtek dendritfájának különböző kompartmentumaiban. Elemszámaink (kontaktusok) egylőre alacsonyak, mert a neuronok és axonok többnyire véletlenszerűen jelölődnek. További nehézséget jelent, hogy a sejt-sejt közötti kontaktusok száma tipikusan 1, így meglehetősen behatárolódik az egy kísérlet során azonosítható kontaktusok száma. Ezen szeretnénk változtatni úgy, hogy az eddig alkalmazott techikákat kombináljuk az ún. fixált szelet jelölési techinkával. Az in vivo kísérlet során TMRD (10kDa) fluorescens jelölő anyagot juttatunk be BDA helyett, ami anterográd transzport útján nagy számú axon jelölését teszi szintén lehetővé. Megfelelő túlélési idő után, fixált metszetekben az axonok helyzete fluorescens mikroszkópban azonosítható. A jelölt axonok közelében intracelluláris módszerrel több olyan sejtet (sejttest és dendritfa) jelölünk/töltünk fel (Lucifer Yellow), amelyek potenciális célelemei a TMRD-nal jelzett axonoknak. A fixált szövetben a feltöltendő sejteket kombinált fluoreszcens és infra-vörös megvilágítás mellett választjuk ki. Módszerünkkel a kapcsolatok véletlenszerű jelölése nagymértékben kiküszöbölhető ugyanakkor megsokszorozható az egy kísérlet során kinyerhető szinaptikus kontaktusok száma.

 

Támogatta: MTA-TKI-242 és FP6-2004-IST-FETPI (015879).

 

 

 

Nadasdy Zoltan, R.A. Andersen

Versengő perceptuális hatások a V1-ben

Scott & White Hospital, Texas A&M

Caltech

 

Egyre jobban elfogadott nezet hogy az elsodleges vizualis keregben az informacio aramlasa nem egyiranyu. A magasabb rendu vizualis areakbol

visszavetitett informacio szerepe az erzekeles-eszleles lancolatban azonban nem tisztazott. Az itt bemutatott elektrofiziologiai eredmenyekkel amellett probalok ervelni hogy a ketertelmu abrak eszleleseben a V1-ben vegbemeno adaptiv valtozasok donto szerepet jatszanak.

 

 

 

Lengyel Máté

Statisztikailag optimális belső modellek neurális reprezentációja a látókéregben

Computational and Biological Learning Lab, Department of Engineering, University of Cambridge

 

Széles körben elfogadott feltételezés, hogy az idegrendszer belső modelleket reprezentál a környezetéről - például a hatékony vizuális percepció érdekében. Ahhoz, hogy ezek a belső modellek hasznosak legyenek, tükrözniük kell a környezet statisztikai tulajdonságait. Míg a belső modellek statisztikai optimalitását számos viselkedéses vizsgálatban demonstrálták már, közvetlen neurális bizonyíték eleddig nem volt rá. Előadásomban olyan új megközelítést mutatok be, ami lehetővé teszi multi-neuronális válaszok adott stimulus-együtteshez való statisztikai illeszkedésének kvantifikálását. Ez a módszer a spontán és kiváltott aktivitás statisztikai struktúrájának összehasonlításán alapul. Módszerünk segítségével megmutattuk, hogy az elsődleges látókéreg (V1) populációs aktivitása éber vadászgörényekben fokozatosan illeszkedik a természetes mozgóképek statisztikájához a szemek kinyílásától kezdve a látórendszer érésének végéig. Ez a statisztikai illeszkedés a spontán és kiváltott aktivitás térbeli és időbeli korrelációjának illeszkedésén alapul, és nem magyarázható pusztán az egyedi idegsejtek tüzelési frekvenciájának változásával. Azt is megmutattuk, hogy a V1 sejtek aktivitása a fejlődés során egyre kevésbé ritkává (sparse) és függetlenné válik, ami komoly kihívást jelent a V1 reprezentációk statisztikai optimalitásával kapcsolatos korábbi két legelfogadottabb elméletnek.

 

 

 

Perge János, Kristin Koch, Robert Miller, Peter Sterling, és Vijay Balasubramanian

Milyen viszonyban áll a látóideg térkihasználása és energiaigénye az információtovábbítással

Dept. of Neuroscience, University of Pennsylvania, Philadelphia, USA

 

Az idegpályák feltehetően takarékosak a tér és energia felhasználásban, mivel mindkét szükséglet korlátozza az idegi kommunikációt. Azt találjuk, hogy a látóideg térfogatának 30%-át asztrociták teszik ki, és mivel ezek tartalmazzák a mitokondriumok 70%-át, jelentőségük az agy energia folyamataiban bizonyára jelentős. Az axonok főként vékonyak, átmérőik eloszlása asszimetrikus, és a leggyakoribb átmérő 0.7 µm. Ez az átmérő közel van a legkisebb átmérőhöz amelyet az ioncsatornák spontán nyílásaiból eredő zaj még éppen megenged. Az axonátmérő elolszásának alakja nagyon hasonlít a retinális ganglion sejtek tüzelési mintázatainak eloszlásához, amely azt sugallja, hogy a tüzelési frekvencia az axon átmérőjével arányosan növekszik. A 0.7 µm-nél vastagabb axonokban a mitokondriumok mennyisége az axoplazma térfogatával arányos, tehát a mitokondriális térfogat –azaz oxidatív energia igény– az axon átmérőjével négyzetes arányban nő. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy kétszer annyi információ továbbítása több mint kétszer annyi helyet és energiát igényel. Összefoglalásul, úgy találtuk, hogy a látóideg teret és energiát takarít meg azáltal, hogy a legtöbb információt alacsony tüzelési frekvenciával, vékony axonokon, és kis terminális elágazásokon át továbbítja. Az információ egy része magasabb frekvencián, vastagabb axonokon és nagy terminálisokon továbbítódik, ha valamilyen speciális célra több bit/sec szükséges. Vastagabb axonok nem a gyorsabb vezetésük miatt és nem is egyéb elektrofiziológiai okokból vastagok, hanem azért, hogy a nagyobb terminális elágazásaikat és a terminálisok számos aktív zónáját el tudják látni.

 

 

 

Orbán Gergő, Sarah, Laredo, Lengyel Máté, Fiser József

Különbség csecsemők és felnőttek vizuális statisztikai tanulása között

Brandeis University, Cambridge University

 

Tanulás közben az emberek közel optimálisan használják a stimulusok statisztikai jellemzőit arra, hogy reprezentációjukat kialakítsák. A statisztikai jellemzőkön túl azonban alacsony-szintű sajátságok is segítik a tanulást (mint például Gestalt-szabályok), s ezek ideális esetben optimálisan integrálódnak a statisztikai jellemzőkkel. Egy vizuális tanulásos kísérletben annak jártunk utána, hogy lehetséges-e optimális statisztikai tanulás akkor, ha különféle erősségű alacsony-szintű jellemzők vannak jelen a stimulusokban. Kísérletünkben megmutattuk, hogy az emberek teljesítménye eltér az optimálistól akkor, ha erős statisztikai függetlenséget sugalló jellemzők vannak a stimulusban. Ha azonban ezeket az alacsony-rendű jellemzőket a stimulusból eltávolíttuk, a alanyok teljesítménye az optimális tanulóéval összevethetővé vált, annak ellenére is, hogy a stimulus rendezetlensége ezáltal jelentősen megnövekedett. Eredményeink arra utalnak, hogy statisztikai tanulás során a csecsemők és felnőttek között fellelhető különbségek az alacsony rendű jellemzőkre való érzékenység különbségéből eredhet.

 

 

 

Magos T. , Fülöp K., Szekrényesi Cs., Végső B., Nagy Z., Kozman Gy.

Pislogási műtermékhez kapcsolódó EEG aktivitás sajátosságainak vizsgálata 128 csatornás EEG felvételen wavelet analízis segítségével.

Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék Műszaki Informatikai Kar Pannon Egyetem

 

Az EEG tomográfia (LORETA) eredményeit érzékenyen befolyásolja a betáplált jel minősége. A műtermékek közül pl. a pislogás nagyágrendel nagyobb potenciálingadozásokat generál, mint az agyi eredetű bioelektromos aktivitás. Ezért, ezeknek a műtermékeknek eltávolítása alapvető feltétele a korrekt EEG elemzésnek.

 

Napjainkig számos módszert dolgoztak ki erre a célra, de tökéletes megoldás még nem született. Előadásomban olyan saját fejlesztésű interaktív szoftvert mutatok be, mely a a diszkrét wavelet transzformáció (DWT) előnyös tulajdonságait használva valósítja meg az artefaktum eltávolítását. A módszer, ugyanakkor lehetőséget nyújt a pislogási műtermék terjedési sajátosságainak és frekvencia komponenseinek pontos leírására, illetve a műtermék körüli EEG aktivitás változásainak elemzésére. Az utóbbi a vizuális információfeldolgozás mechanizmusáról fontos új információkat nyújt.