Программа спецпрактикума
Нейрофизиология зрения

Введение. Одним из распространенных методов исследования цветового зрения животных является анализ электроретинограммы (ЭРГ) - суммарной электрической реакции глаза на свет, интегрирующей биопотенциалы клеток сетчатки. По данным регистрации ЭРГ на смену цветов могут быть рассчитаны 'субъективные' различия для животного одного цвета от другого и построены перцептивные пространства цветоразличения. Анализ перцептивных пространств позволяет выделять нейронные механизмы цветового зрения.

Более информативны, однако, методы экстра- и внутриклеточной регистрации активности цветочувствительных нейронов зрительной системы.

Целью работы является освоение современной компьютеризованной экспериментальной установки для изучения нейрофизиологических механизмов зрения.

Методика.

Объекты исследования: а) при регистрации ЭРГ - глазной бокал обездвиженного животного (лягушка, карп), б) в опытах с внутриклеточной регистрацией - изолированная сетчатка глаза лягушки или карпа.

Аппаратура. Экспериментальная установка состоит из двух основных блоков - блока оптической стимуляции и блока регистрации электрической активности нейронов и нейронных структур.

В современных исследованиях зрения человека и животных все чаще в качестве фотостимулятора используется экран цветного монитора персональной ЭВМ. С помощью специальной программы 'Цвет' студент должен научиться формировать на экране монитора IBM PC цветовые стимулы разных размеров, формы (квадрат, прямоугольник, полоса, решетка, шахматный паттерн, слова, знаки), длительности, пространственной локализации (на экране), яркости и цвета; организовывать любую временнyю последовательность заданных цветовых стимулов (например,в виде одиночных вспышек, дуплетов, триплетов, и т.д.).

Блок регистрации содержит последовательно подключенные микроэлектродный усилитель MEZ-8201, двухканальный осциллограф VC-10, компьютер IBM PC-486 с АЦП и специальной программой ввода и анализа данных 'Conan'. В задачи освоения компьютеризованного блока регистрации входит выработка умений использования компьютера для составления (и сохранения в памяти ЭВМ) плана эксперимента (последовательности операций стимуляции и регистрации), выбора параметров регистрации (длительности; 'частоты опроса' АЦП; усиления; числа предъявлений стимулов и т.д.) и анализа данных (эпох анализа, операций анализа - вычитания, суммирования, спектрального анализа, и др.), записи на специальный информационный канал ЭВМ калибровочных сигналов осциллографа.

Задачи:

1. Изучение механизмов восприятия света и цвета с использованием регистрации суммарной электрической активности глаза (ЭРГ, электроретинограммы) и вызванных потенциалов (ВП) тектума лягушки.

2. Внутриклеточная регистрация спектральных реакций нейронов сетчатки рыбы (лягушки). Инъекция красителей и идентификация клеток с помощью люминесцентного микроскопа.

Обработка результатов.

Обработка экспериментальных данных производится с помощью системы 'Conan', а также с использованием специализированных компьютерных статпакетов типа 'Stadia', 'Statis', 'Excel'.

Анализ и обсуждение результатов.

По данным регистрации ЭРГ на смену цветов строятся перцептивные пространства цветоразличения и анализируется их структура - размерность, метрика различий между цветовыми точками-стимулами; дается содержательная интерпретация осей (шкал).

Строятся и анализируются функции спектральных реакций клеток сетчатки; с помощью микроскопа исследуются характерные особенности морфологического строения зарегистрированных нейронов.

Контрольные вопросы

1. ЭРГ: компоненты, механизмы генерации, связь с цветовосприятием.
2. Методика объективной колориметрии и способы ее применения для изучения цветового зрения человека и животных.
3. Построение матриц цветовых различий по данным ЭРГ.
4. Строение сетчатки позвоночных. Реакции на цвет клеток сетчатки.
5. Построение и анализ геометрической модели цветоразличения животного по спектральным реакциям цветооппонентных и ахроматических нейронов сетчатки.

Литература

• Албертс Д. и др. Молекулярная биология: В 3 т. М.: Мир, 1994. Т. 3. С. 337-345.
• Бонгард М.М. Колориметрия на животных // Доклады АН СССР, 1955. Т. 103. С.239-242.
• Зимачев М.М., Шехтер Е.Д., Соколов Е.Н., Измайлов Ч.А. Хроматическая составляющая электроретинограммы лягушки // Журн. высш. нервн. деят. им. И.П.Павлова. 1986. Т.36. Вып. 6. С.1100-1106.
• Зимачев М.М., Шехтер Е.Д., Соколов Е.Н. и др. Различение цветовых сигналов сетчаткой лягушки // Журн. высш. нервн. деят. им. И.П.Павлова. 1991. Т.41. Вып. 3. С.518-527.
• Измайлов Ч.А., Соколов Е.Н., Черноризов А.М. Психофизиология цветового зрения. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989. 206 с.
• Кулаичев А.П. Компьютерная электрофизиология в клинической и исследовательской практике. М.: НПО 'Информатика и компьютеры', 1998. 283 с.
• Латанов А.В., Леонова А.Ю., Евтихин Д.В., Соколов Е.Н. Сравнительная нейробиология цветового зрения человека и животных // Журн. высш. нервн. деят. им. И.П.Павлова. 1997. Т.47. Вып. 2. С.308-320.
• Леонова А.Ю., Латанов А.В., Полянский В.Б., Соколов Е.Н. Перцептивное цветовое пространство карпа (Carpio Cyprinus L.) // Журн. высш. нервн. деят. им. И.П.Павлова. 1994. Т.44. Вып. 6. С.518-527.
• Орлов О.Ю., Кондрашев С.Л. Цветоразличительные функции зрительных проекций лягушки // Механизмы зрения животных. М.: Наука, 1984. С. 135-165.
• Практикум по психофизиологии / Под ред. Е.Н.Соколова, А.М.Черноризова. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. 117 с.

Программу составил
А.М.Черноризов,
доктор психологических наук