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Text File  |  1996-12-30  |  3KB  |  96 lines
  1.  
  2.     The final pattern of left-eye, 
  3. right-eye alternation in 
  4. cortical layer 4C develops 
  5. normally even if both eyes are 
  6. sewn shut, indicating that the 
  7. appropriate wiring can come 
  8. about in the absence of 
  9. experience. We suppose that 
  10. during development, the 
  11. incoming fibers from the two 
  12. eyes compete in layer 4C in 
  13. such a way that if one eye has 
  14. the upper hand at any one 
  15. place, the eye's advantage, in 
  16. terms of numbers of nerve 
  17. terminals, tends to increase, 
  18. and the losing eye's terminals 
  19. correspondingly recede. Any 
  20. slight initial imbalance thus 
  21. tends to increase progressively 
  22. until, at age one month, the 
  23. final punched-out stripes 
  24. result, with complete 
  25. domination everywhere in 
  26. layer 4. In the case of eye 
  27. closure, the balance is 
  28. changed, and at the borders of 
  29. the stripes, where normally the 
  30. outcome would be a close battle, 
  31. the open eye is favored and 
  32. wins out, as shown in the 
  33. diagram to the left.
  34.  
  35. This competition model 
  36. explains the segregation of 
  37. fourth-layer fibers into eye-
  38. dominance columns. At birth 
  39. the columns have already 
  40. begun to form. Normally at any 
  41. given point if one eye 
  42. dominates even slightly, it ends 
  43. up with a complete monopoly. If 
  44. an eye is closed at birth, the 
  45. fibers from the open eye still 
  46. surviving at any given point in 
  47. layer 4 take over completely. 
  48. The only regions with 
  49. persisting fibers from the 
  50. closed eye are those where that 
  51. eye had no competition when it 
  52. was closed.
  53.  
  54.     We don't know what causes 
  55. the initial imbalance during 
  56. normal development, but in 
  57. this unstable equilibrium 
  58. presumably even the slightest 
  59. difference would set things off. 
  60. Why the pattern that develops 
  61. should be one of parallel 
  62. stripes, each a half-millimeter 
  63. wide, is a matter of speculation. 
  64. An idea several people espouse 
  65. is that axons from the same eye 
  66. attract each other over a short 
  67. range but that left-eye and 
  68. right-eye axons repel each 
  69. other with a force that at short 
  70. distances is weaker than the 
  71. attracting forces, so that 
  72. attraction wins. With 
  73. increasing distance, the 
  74. attracting force falls off more 
  75. rapidly than the repelling 
  76. force, so that farther away 
  77. repulsion wins. The ranges of 
  78. these competing tendencies 
  79. determine the size of the 
  80. columns. It seems from the 
  81. mathematics that to get parallel 
  82. stripes as opposed to a 
  83. checkerboard or to islands of 
  84. left-eye axons in a right-eye 
  85. matrix, we need only specify 
  86. that the boundaries between 
  87. columns should be as short as 
  88. possible.
  89.  
  90.     One thus has a way of 
  91. explaining the shrinkage and 
  92. expansion of columns, by 
  93. showing that at the time the 
  94. eye was closed, early in life, 
  95. competition was, after all, 
  96. possible.