Недавнее исследование, проведенное учеными из исследовательского центра Юлих (Германия), раскрывает понимание функционирования зрительной коры макак. Результаты, опубликованные в Cell Reports , демонстрируют, что первичная зрительная кора, также называемая V1, у обезьян демонстрирует два различных паттерна мозговой активности в зависимости от того, открыты или закрыты их глаза.

Скоординированную активность множества нейронов в мозге можно описать как многообразие. Используя электрофизиологические данные, исследователи обнаружили, что активность зрительной коры переключается между двумя такими нейронными многообразными паттернами, как только глаза открываются или закрываются.

Команда также обнаружила сильные сигналы из более высокой зрительной области, называемой V4 к V1, особенно в фовеальной области первичной зрительной коры, которая обрабатывает информацию из центральной части сетчатки. Эта связь значительно сильнее, когда глаза открыты, что ранее было неизвестно.

Исследователи также смогли воспроизвести многообразное поведение переключения в компьютерном моделировании импульсной нейронной сети, подтвердив свои выводы о роли сигналов V4-V1.

Первичная зрительная кора макаки демонстрирует два различных паттерна активности в зависимости от того, открыты или закрыты глаза, показывают исследования. Автор: Моралес-Грегорио и др., Cell Reports (2024)
Работа была поддержана несколькими цифровыми инструментами EBRAINS. Используя набор инструментов для анализа электрофизиологии Elephant от EBRAINS, исследователи обнаружили нейронные многообразия и сигналы сверху вниз. А используя инструмент нейронного моделирования NEST на базе EBRAINS, они подтвердили, что сигналы сверху вниз могут вызывать переключение между двумя многообразиями в сети нейронов со спайками.

В совокупности полученные данные свидетельствуют о том, что как только глаза открываются, сигналы между различными областями коры подготавливают первичную зрительную кору к быстрому и эффективному зрению, даже в темной комнате.

«Мы считаем, что когда глаза открыты, нисходящие сигналы подготавливают зрительную кору к быстрым и эффективным реакциям, как в режиме визуального ожидания», — сказал доктор Айтор Моралес-Грегорио, автор исследования.

Авторы подозревают, что, поскольку макаки эволюционно тесно связаны с людьми, похожее явление может происходить и в человеческом мозге, хотя для подтверждения этого необходимы дополнительные исследования.

Эти результаты могут иметь значение для разработки зрительных протезов для слепых людей , стимулирующих зрительную кору.

«Визуальное нейропротезирование может создавать крошечные зрительные восприятия (фосфены) как у людей, так и у макак. Понимание базовых моделей активности может помочь нам разработать оптимальный вход для нейропротезирования, чтобы оно могло говорить с мозгом на его родном языке», — пояснил Моралес-Грегорио.