医科大学院ペンシルバニア大学の研究者は人間の網膜がイーサネット接続としてほぼ同じ位のレートで視覚入力を送信できること今日使用される共通のローカルエリア・ネットワークシステムの 1 つを推定します。
彼らは現在の生物学の 7 月問題の彼らの調査結果を示します。
科学的な質問のこのラインは神経系が人工的な物と比較する指し、人工的な視覚システムを最終的にデザインに知らせることができます方法を。
視野の基礎科学の多くの研究はどのような情報を頭脳が受け取るか尋ねます; この調査は代りにどの位か尋ねました。 モルモットからのそのままな網膜を使用して、研究者はミニチュア複数の電極のアレイを使用して神経節のセルからの電気衝動のスパイクを記録しました。 調査官は人間の網膜が大体 10,000,000 ビット/秒でデータを送信できることを計算します。 比較すると、イーサネットは 10 から 100,000,000 ビット/秒の速度でコンピュータ間の情報を送信できます。
網膜はライトを検出するとき実際に目およびプロセス神経のシグナルに育った頭脳の部分です。 神経節のセルは網膜からのより高い頭脳の中心に情報を伝えます; 網膜内の他の神経細胞は視覚世界の分析の第一段階を行います。 他のタイプのセルのサポートが付いている網膜の神経節のセルの軸索は、視神経を形作り、頭脳にこれらのシグナルを運びます。
調査官は異なった動きを取るために適応し、頭脳に全体像を送るために協力する長年に渡って 10 から 15 の神経節のセルが打ち込む網膜をあることを確認しました。 調査はこれらの神経節のセルタイプの 7 によって頭脳に伝えられる情報量を推定しました。
モルモットの網膜は皿に置かれ、次に目的動きの刺激を表すために 4 つのタイプの生物的動きを、タンクの例えばサンショウウオの水泳含んでいる映画と示されました。 電極のアレイの電気スパイクを記録して後、研究者は 2 つの広いクラスの 1 つに各セルを分類しました: 「活発」か 「緩慢」、そう速度のために指名しました。
研究者は電気スパイクパターンがセルタイプの間で異なったことが分りました。 例えば、より大きく、活発なセルは毎秒多くのスパイクを始動させ、応答は非常に再生可能でした。 それに対して、より小さく、緩慢なセルは毎秒少数のスパイクを始動させ、応答はより少なく再生可能でした。
しかし、関係は何これらのスパイク間のおよび情報送られていますか。 「それは情報を送っているスパイクの組合せそしてパターンです。 パターンにさまざまな意味があります」、共著者を言います Vijay Balasubramanian、 PhD の Penn の物理学の教授。 「私達はパターンの量を示し、どの位情報をそれらが運ぶか解決します、ビット/秒で測定されて」。
それ約 100,000 のモルモットの神経節のセルが毎秒情報の約 875,000 ビットを送信することを各セルの割合を計算して網膜、チームを推定しました打ち込んで下さい。 緩慢なセルが多数であるので、情報のほとんどを説明します。 約 1,000,000 の神経節のセルによって、人間の網膜はイーサネット接続のレートでデータ、か 10,000,000 ビット/秒を大体送信します。
「スパイク作り出して変形を伴って高いです」は主執筆者 Kristin Koch、著者ピーター年長の純銀の実験室の PhD 学生、 PhD の神経科学の教授の言います。 「スパイクごとのより多くの情報を送るので、緩慢なセルが 「はより安いかもしれませんことを私達の調査結果暗示しま」変形を伴って話します。 メッセージが高いレートで送られなければならなければ頭脳は活発なチャネルを使用します。 しかしメッセージがもっとゆっくり送られることをできることができれば頭脳は緩慢なチャネルを使用し、支払いますより低い新陳代謝費用を」。
「頭脳へ視覚情報を送ることの点では、これらの活発なセルは視覚システムの Federal Express、米国のメールの等量の緩慢なセル対」注意します純銀にです。 「密接に今まで緩慢なセルは調査されませんでした。 すばらしい事は完全に言われ、されるとき、緩慢なセルは」。送られた情報量の点では最も重要であることをなったことです
調査の共著者はジュディス McLean およびミハエル A. Freed、 Penn から、および Ronen Segev およびプリンストン大学からのミハエル J. Berry III、です。 研究は健康のある各国用協会および全米科学財団からの許可によってサポートされました。
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