Kuva:Reg Mckenna, CC BY 2.0.
Joel Kontinen
Nicholas Bush, Sara Solla ja Mitra Hartmann, julkaisivat PNAS:ssa kokeidensa tulokset. He tutkivat mitä tietoja rotat ja muut eläimet saavat käyttämällä viiksiään. Otsikko osoittaa, että tiedot ovat koodissa: "Jatkuva, moniulotteinen ja monimutkaisten 3D-tuntoärsykkeiden koodaus värähtelyjärjestelmän primaaristen aistien neuronien toimesta."
Eläimen ensisijaiset aistineuronit (PSN) kääntävät
ympäristötiedot hermosignaaleiksi, jotka mahdollistavat havaitsemisen ja
toiminnan. Vaikka näkö- ja kuulo-PSN-vasteista monimutkaisille ärsykkeille
tiedetään paljon, somatosensorisille neuroneille on ominaista yksinkertaistetut
ja toistettavat ärsykkeet. Näin ollen tieto somatosensorisesta PSN-toiminnasta
on edelleen puutteellinen.
”Käytimme jyrsijöiden viiksijärjestelmää tutkiaksemme,
kuinka kosketusmekaaniset tiedot esitetään kolminaisen ganglionin (Vg) PSN:issä,
kun viikset saavat monimutkaista kolmiulotteista stimulaatiota. Toisin kuin
ehdotetut koodit, joissa Vg-neuronien alaryhmät koodaavat valittuja ärsykkeen
piirteitä, tuloksemme osoittavat, että yksittäiset Vg-neuronit edustavat useita
ärsykkeen piirteitä ja koodaavat siten monimutkaisen aistitilan suuria alueita.
Kaikki aistit kohtaavat ”informaation pullonkaulan”: fotonit silmissä, paineaallot
korvissa, kemikaalit nenässä ja niin edelleen, ja niiden on suodatettava
tulovirta optimaalisiksi tietomääriksi. Silmien ja korvien koodausta on kuvattu
tutkimuksessa monien vuosien ajan, mutta vähemmän tiedetään vibrissal
-järjestelmien (eli viiksien) havaitsemista kosketustiedoista.
Northwesternin tiimi toi ongelmaan neurotieteen,
fysiikan, fysiologian ja tekniikan asiantuntemusta. Heidän tutkimuksensa mukaan
viikset koodaavat tietonsa eri tavalla kuin muut aistielimet. Viiksen aistitila
on laaja, jatkuva ja moniulotteinen.
Miten neuroni koodaa tällaista dynaamista ja
laaja-alaista tietoa? Tulokset osoittavat, että yksittäiset Vg-neuronit
edustavat samanaikaisesti useita ärsykkeen mekaanisia piirteitä, eivätkä koodaa
ensisijaisesti ärsykkeiden pääkomponentteja ja edustavat jatkuvia muunnelmia
kaikista saatavilla olevista mekaanisista tiedoista. Nämä tulokset ovat suoraan
ristiriidassa ehdotettujen koodien kanssa, joissa Vg-neuronien alaryhmät
koodaavat valittuja ärsykkeen ominaisuuksia. Sen sijaan yksittäiset Vg-neuronit
todennäköisesti voittavat tiedon pullonkaulan koodaamalla monimutkaisen
aistitilan suuria alueita.
Tämä ehdotettu moniulotteinen esitys Vg: ssä rajoittaa
suoraan laskelmia, jotka suorittavat vibrissotrigeminalisen reitin keskeisemmät
neuronit.
Voidaan arvostaa sitä, mitä tutkijat kohtaavat
yrittäessään ymmärtää tällaista tietorikasta järjestelmää: Vg-neuronien on
edustettava suurta joukkoa mekaanisia ärsykkeitä useissa käyttäytymistilanteissa,
mukaan lukien aktiivinen ja passiivinen kosketus, tekstuurierotus, törmäykset
esineisiin, kontaktittomat aistimukset ja ilmavirran havaitseminen. Vaikka
kaikkia viiksien nopeuksia ja värähtelymalleja ei ole mahdollista ottaa mukaan
tutkimukseen, esillä oleva työ käyttää manuaalista stimulaatiota ja
stereovideotekniikoita tutkiakseen ja kvantifioidakseen huomattavasti suuremman
ärsykesarjan kuin aiemmin raportoitiin. Kaikki tämä tehtiin muutamille rotille
Northwesternin Universityn laboratoriossa!
Tästä koituu iso haaste darwinismille. Miksi: hyvin erilaisilla eläimillä on tällaiset järjestelmät, kuten hummerit (niveljalkaiset, jotka ovat selkärangattomia), jyrsijät, kanit, kissat, koirat, merileijonat ja useat muut.
Kukaan kolmesta kirjoittajasta ei tarvinnut darwinismia tähän työhön. He tarvitsivat fyysikon, insinöörin ja neurotieteilijän tietoja. Mitenhän insinöörit, fyysikot, tietojenkäsittelytieteilijät ja tietoteoreetikot, jotka eivät ole kiinnostuneita evolutionismista, voivat tuoda yhteen paneutuessaan seuraavaan haasteeseensa: ”Tulevat tutkimukset voivat tutkia, kuinka tässä kuvatut koodausominaisuudet ovat rinnakkain Vg-neuronien kyvyn kanssa koodata rakennetta ja liikettä.
Lähde:
Tekstit
