Che cos'è l'inibizione laterale? Definizione ed esempi

Inibizione laterale è il processo mediante il quale i neuroni stimolati inibiscono l'attività dei neuroni vicini. Nell'inibizione laterale, i segnali nervosi ai neuroni vicini (posizionati lateralmente ai neuroni eccitati) sono ridotti. L'inibizione laterale consente al cervello di gestire l'input ambientale ed evitare il sovraccarico di informazioni. Smorzando l'azione di alcuni input sensoriali e migliorando l'azione di altri, l'inibizione laterale aiuta ad affinare la percezione dei nostri sensi di vista, suono, tatto e olfatto.

Key Takeaways: Inibizione laterale

• L'inibizione laterale comporta la soppressione dei neuroni da parte di altri neuroni. I neuroni stimolati inibiscono l'attività dei neuroni vicini, il che aiuta ad affinare la nostra percezione dei sensi.
• L'inibizione visiva migliora la percezione dei bordi e aumenta il contrasto nelle immagini visive.
• L'inibizione tattile migliora la percezione della pressione contro la pelle.
• L'inibizione uditiva migliora il contrasto del suono e affina la percezione del suono.

Nozioni di base sui neuroni

I neuroni sono cellule del sistema nervoso che inviano, ricevono e interpretano informazioni da tutte le parti del corpo. I componenti principali di un neurone sono il corpo cellulare, gli assoni e i dendriti. I dendriti si estendono dal neurone e ricevono segnali da altri neuroni, il corpo cellulare è il centro di elaborazione di un neurone e gli assoni sono lunghi processi nervosi che si diramano alle loro estremità terminali per trasmettere segnali ad altri neuroni.

La conduzione del potenziale d'azione attraverso un assone mielinizzato e non mielinizzato. Enciclopedia Britannica / UIG / Getty Images

I neuroni comunicano informazioni attraverso impulsi nervosi o potenziali d'azione. Gli impulsi nervosi vengono ricevuti dai dendriti neuronali, passati attraverso il corpo cellulare e trasportati lungo l'assone verso i rami terminali. Mentre i neuroni sono vicini tra loro, in realtà non si toccano ma sono separati da un gap chiamato una schisi sinaptica. I segnali vengono trasmessi dal neurone pre-sinaptico al neurone post-sinaptico da messaggeri chimici chiamati neurotrasmettitori. Un neurone può stabilire connessioni con migliaia di altre cellule in sinapsi creando una vasta rete neurale. 

Come funziona l'inibizione laterale

Nell'inibizione laterale, l'attivazione di una cellula principale recluta un interneurone, che a sua volta sopprime l'attività delle cellule principali circostanti. Adattato dal lavoro di Peter Jonas e Gyorgy Buzsaki / Scholarpedia / CC BY-SA 3.0

Nell'inibizione laterale, alcuni neuroni sono stimolati in misura maggiore rispetto ad altri. Un neurone altamente stimolato (neurone principale) rilascia neurotrasmettitori eccitatori ai neuroni lungo un particolare percorso. Allo stesso tempo, il neurone principale altamente stimolato attiva gli interneuroni nel cervello che inibiscono l'eccitazione delle cellule posizionate lateralmente. Gli interneuroni sono cellule nervose che facilitano la comunicazione tra il sistema nervoso centrale e i neuroni motori o sensoriali. Questa attività crea un maggiore contrasto tra i vari stimoli e si traduce in una maggiore attenzione su uno stimolo vivido. L'inibizione laterale si verifica nei sistemi sensoriali del corpo, compresi i sistemi olfattivo, visivo, tattile e uditivo.

Inibizione visiva

L'inibizione laterale si verifica nelle cellule della retina con conseguente miglioramento dei bordi e aumento del contrasto nelle immagini visive. Questo tipo di inibizione laterale è stato scoperto da Ernst Mach, che ha spiegato l'illusione visiva ora conosciuta come Bande Mach nel 1865. In questa illusione, i pannelli diversamente ombreggiati posti uno accanto all'altro appaiono più chiari o più scuri alle transizioni nonostante il colore uniforme all'interno di un pannello. I pannelli appaiono più chiari sul bordo con un pannello più scuro (lato sinistro) e più scuri sul bordo con un pannello più chiaro (lato destro).

Mach Bands. Copyright - Evelyn Bailey

Le bande più scure e più chiare alle transizioni non sono realmente presenti ma sono il risultato di un'inibizione laterale. Le cellule della retina dell'occhio che ricevono una maggiore stimolazione inibiscono le cellule circostanti in misura maggiore rispetto alle cellule che ricevono una stimolazione meno intensa. I recettori di luce che ricevono input dal lato più chiaro dei bordi producono una risposta visiva più forte rispetto ai recettori che ricevono input dal lato più scuro. Questa azione serve a migliorare il contrasto ai bordi rendendo i bordi più pronunciati.

Contrasto simultaneo è anche il risultato di un'inibizione laterale. Al contrario, la luminosità di uno sfondo influenza la percezione della luminosità di uno stimolo. Lo stesso stimolo appare più chiaro su uno sfondo scuro e più scuro su uno sfondo più chiaro.

Le due barre hanno la stessa tonalità di grigio, ma appaiono più chiare nella parte superiore (su uno sfondo scuro) che nella parte inferiore (su uno sfondo chiaro). Shi V, et al./PeerJ 1: e146 / CC BY 3.0  

Nell'immagine sopra, due rettangoli di diverse larghezze e uniformi di colore (grigio) sono posizionati su uno sfondo con una sfumatura da scuro a chiaro dall'alto verso il basso. Entrambi i rettangoli appaiono più chiari nella parte superiore e più scuri nella parte inferiore. A causa dell'inibizione laterale, la luce proveniente dalla parte superiore di ciascun rettangolo (su uno sfondo più scuro) produce una risposta neuronale più forte nel cervello rispetto alla stessa luce proveniente dalle parti inferiori dei rettangoli (su uno sfondo più chiaro).

Inibizione tattile

L'inibizione laterale si verifica anche nella percezione tattile o somatosensoriale. Le sensazioni tattili sono percepite dall'attivazione dei recettori neurali nella pelle. La pelle ha più recettori che percepiscono la pressione applicata. L'inibizione laterale migliora il contrasto tra segnali tattili più forti e più deboli. Segnali più forti (nel punto di contatto) inibiscono le cellule vicine in misura maggiore rispetto ai segnali più deboli (periferici al punto di contatto). Questa attività consente al cervello di determinare il punto esatto di contatto. Le aree del corpo con maggiore acuità al tocco, come la punta delle dita e la lingua, hanno un campo ricettivo più piccolo e una maggiore concentrazione di recettori sensoriali.

Inibizione uditiva

Si ritiene che l'inibizione laterale abbia un ruolo nell'udito e nel percorso uditivo del cervello. I segnali uditivi viaggiano dalla coclea nell'orecchio interno alla corteccia uditiva dei lobi temporali del cervello. Diverse cellule uditive rispondono ai suoni a frequenze specifiche in modo più efficace. I neuroni uditivi che ricevono una maggiore stimolazione dai suoni a una certa frequenza possono inibire altri neuroni che ricevono meno stimolazione dai suoni a una frequenza diversa. Questa inibizione in proporzione alla stimolazione aiuta a migliorare il contrasto e affinare la percezione del suono. Gli studi suggeriscono anche che l'inibizione laterale è più forte dalle basse alle alte frequenze e aiuta a regolare l'attività dei neuroni nella coclea.

fonti

• Bekesy, G. Von. "Inibizione laterale del tipo di banda mach in organi di senso diverso." Il diario di fisiologia generale, vol. 50, n. 3, 1967, pagg. 519-532., Doi: 10.1085 / jgp.50.3.519.
• Fuchs, Jannon L. e Paul B. Drown. "Discriminabilità in due punti: relazione con le proprietà del sistema somatosensoriale." Ricerca somatosensoriale, vol. 2, no. 2, 1984, pagg. 163-169., Doi: 10.1080 / 07367244.1984.11800556. 
• Jonas, Peter e Gyorgy Buzsaki. "Inibizione neurale". scholarpedia, www.scholarpedia.org/article/Neural_inhibition.
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• Shi, Veronica, et al. "Effetto della larghezza dello stimolo sul contrasto simultaneo." PeerJ, vol. 1, 2013, doi: 10.7717 / peerj.146.