如何通俗地理解「侧抑制」这个概念,抑制现象是如何体现的?
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谢邀。
最近事情比较多,时间有限,就简单写一下。有很多地方没有仔细解释,不明白的地方可以在评论区留言,我一定会加进来的。
在神经科学中,侧抑制(lateral inhibition)指的是一个被兴奋的神经元所能降低周围神经元活性的能力。侧抑制体现在很多个方面,具体如下:
1. 在视觉系统中,水平细胞会通过侧抑制来形成中心-周边的感受野。
水平细胞是与视锥细胞通过突触相连的第二类细胞,它们分泌抑制性神经递质,侧向地与多个感光细胞相联系。每个水平细胞不仅会从感光细胞处接收兴奋性递质,而且还通过抑制性突触连接将抑制性信号反馈给感光细胞的突触前末梢,从而减少谷氨酸的释放,完成了一个负反馈调节。那侧抑制体现在哪里呢?在上述过程中,一个水平细胞将抑制性信号反馈给邻近的感光细胞的突触前末梢,此即为侧抑制。侧抑制能够放大“被光刺激的感光细胞”和“未被光刺激的感光细胞”之间细胞兴奋性的差异,从而使下游的双极细胞能产生中心-周边感受野。
现在,让我们来看看在三种不同的情况下,侧抑制是如何产生中心-周边感受野的。(图一)
第一种情况:一束细光直接打在与下游双极细胞相连的中心视锥细胞上,使其超极化,导致释放的谷氨酸变少。同时,周围的视锥细胞由于未被光照射,处于去极化状态,释放的谷氨酸较多。因为每个水平细胞接收到多个视锥细胞的兴奋行输入,此时它的兴奋性强度最大,从而抑制了与其相连的所有视锥细胞。因此,中心视锥细胞受到侧抑制的影响,释放的谷氨酸量最少,视觉系统也产生了中心-周边感受野。
第二种情况:假设光束变粗,中心和周边的视锥细胞都超极化,水平细胞兴奋性降低,它对感光细胞的抑制作用减弱。该抑制减弱的现象称为 去抑制(disinhibition) , 该情况与第一种相比,中心的视锥细胞释放了更多的谷氨酸。
第三种情况:假设光只照射到了周边的视锥细胞,没有照射中心的视锥细胞,则此时水平细胞因受到更多的周边的视锥细胞的兴奋性递质量最少,而产生最高程度的超极化,故对中心视锥细胞的抑制最小。此时,中心的视锥细胞去抑制程度最高,再加上因为没有被光照到而处于去极化,故释放的谷氨酸最多。假设中心是ON型,则会产生中心ON-周边OFF感受野;若中心是OFF型,则会产生中心OFF-周边ON感受野。
2. 在嗅觉系统中,也存在着侧抑制现象(图二)。与视网膜神经节细胞的中心-周边感受野类似,每个僧帽细胞通过顶端树突,从对应嗅小球里的 嗅觉受体神经元(olfactory receptor neuron, ORN) 轴突接收兴奋性输入,同时通过顶端和次级树突,接收来自附近代表其他嗅觉处理通道的嗅小球的抑制性输入。通过这种方式,对于每个嗅觉处理通道而言,嗅球中间神经元将输入ORN的“感受野”转化为了输出僧帽细胞的“感受野”。
3. 在神经系统的连接中,Notch-Delta信号通路通过侧抑制而决定不同位置的细胞命运(图三)。两个相邻的细胞,A和B,一开始表达同样量的Notch和Delta,其中 Notch 是在发育中广泛用来让细胞命运多样化的跨膜受体,而 Delta 则是Notch在相邻细胞的跨膜配体。若Notch在B中被Numb等因子抑制,则Delta的表达抑制被缓解。由于B中Delta表达增加,A中的Notch信号增加,同时Delta在A中的表达减少,这样B表达的Notch接收更少的配体。因此,Notch-Delta信号将相邻细胞最初的小差别扩大,导致在一个细胞内的Notch信号的激活并抑制了另一个细胞中的信号。最终,Notch靶基因实现了差异性表达,并在相邻细胞中导致不同的细胞命运。
参考文献:
- Principles of neurobiology. Liqun Luo. 2015.


通俗地理解 侧抑制 ,就好比一个粉丝,终于找到机会和偶像合影,却糟糕地发现,偶像更美了,而自己更平常了。这便是因为偶象气场强大,侧向地碾压了粉丝。(谁让你站在太出色的人身边?)
要叙述抑制,首先要知道兴奋,因为这是一组关联词。
兴奋与抑制,是相反相成的基本神经过程。
兴奋,表现为有机体活动的 增强 (正在进行式),比如各种觉受器官受到外部(或内部)的刺激,就会被激活(而兴奋起来)。
抑制,正好反过来,表现为有机体活动的 减弱( 退行中)或停止。
而侧抑制,是指生物神经网络中存在的一种彼此关联的现象,就是一个神经细胞达至兴奋,通过分支,会对周边神经细胞产生抑制作用,然后神经细胞之间会产生竞争,最终,一个神经细胞胜出,因为兴奋度最高者,抑制力亦最强,强者恒强成为王,弱者退行而被抑。
这里,通常可举出“马赫带现象”来解释。马赫,1868年,奧地利的物理学家,E·马赫发现了一种明度对比现象,是一种主观的边缘对比效应。就是说,在(视觉)明暗变化的边界,常常在亮区看到 更亮的 光带,暗区看到 更暗 的线条。
马赫带现象不是由于刺激能量(多寡)的分布,而是由于神经网络对视觉信息再加工的结果。在明暗交界处, 亮 一侧的抑制大于 暗 一侧的抑制,所以使暗区边界更暗;同样,交界处 暗区 一侧小于 亮区 一侧的抑制,因而亮者(边界)更亮。
侧抑制作用,在动物视觉系统普遍存在,比如:1、昆虫视网膜第一级 单级 神经元上。2、脊椎动物视网膜上 双级 细胞上。在神经节细胞的感受野里,在外侧膝状体、视皮层细胞中,都能产生侧抑制。
关于侧抑制的生理作用,可看到其有利于在视觉背景中分出对象,尤其在观看物体 边界、轮廓 时,,会提高视觉的敏觉度,以使对比度的差异得到加强。侧抑制的意义表现为抗干扰,就是一系列并行的神经通路中,某个通路特活跃(兴奋中),于是会抑制周边的通路而形成一个 抑制带 ,以免受干扰。
人们通常还会利用侧抑制的原理,在视觉艺术的设计中充分使用视觉上的错觉效果。比如,色觉上,不同光谱感受的神经元之间,亦存在相互抑制,而形成色泽的拮抗效应。 拮抗 ,指的是一种物质被另一种物质所阻抑。
设计中的常见视觉错觉效果。
视错觉是非常重要的设计灵感和创意要素。
侧抑制的形象图示。