Точная карта фовеолярной коры приматов раскрывает тонкости зрительной системы мозга
Люди и другие приматы обладают врожденной способностью воспринимать мелкие детали, яркие цвета и сосредотачивать свое внимание на определенных элементах того, что они видят в данный момент. Эта способность поддерживается фовеолой, крошечным участком сетчатки, который плотно заполнен фоторецепторами.
Исследователи из Чжэцзянского университета и Чжэцзянской ключевой лаборатории исследований и трансформации основных нейрохирургических заболеваний задались целью точно отобразить, как представлена фовеола в зрительной коре приматов, используя визуализацию с высоким пространственным разрешением.
В их статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience , показано, что эти представления на удивление сложны и состоят из центрального элемента, окруженного несколькими кольцами представлений на каждое полушарие мозга.
«У людей и нечеловекообразных приматов центральный 1° зрения обрабатывается фовеолой — структурой сетчатки, которая содержит высокую плотность фоторецепторов и имеет решающее значение для специфического для приматов острого зрения, цветового зрения и зрительного внимания , направленного на взгляд », — пишут Мэйчжэнь Цянь, Цзяньбао Ван и их коллеги в своей статье.
«Мы разработали методы функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) с высоким пространственным разрешением и сверхвысоким полем 7Т для функционального картирования фовеолярной зрительной коры у бодрствующих обезьян».
Чтобы изучить, как информация, собранная фовеолой приматов, представлена в мозге, исследователи использовали сложные и высокоточные методы визуализации, разработанные их лабораторией. Они применили эти методы к изучению макак, которые бодрствовали и выполняли визуальные задачи, которым их ранее обучили.
Эти задания требовали от обезьян фиксировать свой взгляд на определенных визуальных стимулах, а именно на мигающих синих или красных пятнах, которые различались по размеру. Когда животные выполняли это задание, Цянь, Ван и их коллеги использовали методы сверхвысокопольной 7T фМРТ, чтобы отобразить, как стимулы, на которых они фиксировали свой взгляд и которые, таким образом, улавливались фовеолой, были представлены в мозге обезьян.
«В вентральном пути (зрительные области V1–V4 и задняя нижняя височная кора) просмотр небольшого фовеолярного пятна вызывает кольцо из множественных (восьми) фовеолярных представлений на полушарие», — пишут Цянь, Ван и их коллеги.
«Это кольцо окружает область, называемую «фовеолярным ядром», которая заполнена функциональными доменами миллиметрового масштаба, чувствительными к мелким стимулам и высоким пространственным частотам, что соответствует фовеолярной остроте зрения, цветовой и ахроматической информации, а также движению».
Примечательно, что исследователи также обнаружили, что записи фМРТ, которые они собрали, согласуются с данными, которые они собрали с помощью оптических методов визуализации. Подробная карта фовеолярных представлений, которую они получили, предлагает новое ценное понимание сложных основ зрительной системы приматов, в частности процессов, лежащих в основе зрительного внимания и сфокусированного зрения.
В целом исследователи обнаружили, что фовеолярные представительства формируются в восьми местах, обнаруженных в каждом полушарии мозга приматов: четыре в верхней (т. е. дорсальной) и четыре в нижней (т. е. вентральной) части мозга. Эти места образуют кольца вокруг недавно открытой области мозга, которую команда назвала «фовеолярным ядром».
«Эта сложная модель центрального зрения в сочетании с ранее неизвестной областью фовеолярного ядра указывает на кортикальную специализацию в отношении фовеолярного поведения приматов», — пишут Цянь, Ван и их коллеги.
Результаты этого недавнего исследования с использованием визуализации вскоре могут проложить путь для дополнительных исследований, направленных на более глубокое изучение фовеолярных локусов, обнаруженных исследователями.
Эти работы могут еще больше обогатить современное понимание того, как зрительная система представляет зрительные стимулы в мозге, что может способствовать разработке альтернативных методов лечения некоторых нарушений зрения.