Исследователи из Neuro-Electronics Research Flanders (NERF) под руководством профессора Винсента Бонина опубликовали два исследования, раскрывающих, как визуальная информация обрабатывается и распределяется в мозге. Исследования раскрывают сложность и гибкость обработки визуальной информации в мозге.

Зрительная кора , ключевой регион для интерпретации и обработки визуальной информации, играет решающую роль в формировании того, что мы видим. Винсент Бонин, профессор KU Leuven и руководитель группы в NERF, изучает нейронные цепи , которые обрабатывают сенсорную информацию.

«Мы часто думаем о визуальной обработке в коре головного мозга как о простом линейном процессе, — объясняет профессор Бонин, — но наши исследования показывают, что кора головного мозга функционирует как сложная сеть с тонко настроенными связями между областями, поддерживающими специализированные зрительные функции в различных областях мозга».

Таргетинг против вещания

В первом исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, научный сотрудник Сюй Хань раскрыл, как визуальная информация передается через различные взаимосвязанные области мозга.

Используя передовые методы визуализации и отслеживания цепей у мышей, Хан и Бонин определили пути, которые либо избирательно направляют визуальные сигналы в целевые области, либо широко транслируют информацию по нескольким областям.

«Например, нейроны в подушке и определенных слоях коры головного мозга тонко настроены на свои цели, что предполагает их роль в построении подробных визуальных представлений», — объясняет Хан.

«Напротив, более глубокие нейроны, по-видимому, игнорируют целевую специфику, передавая схожую визуальную информацию по всем областям — возможно, для координации более широкой мозговой активности». Эти результаты бросают вызов давнему убеждению, что визуальная информация передается простым, пошаговым образом, вместо этого раскрывая высокодинамичную и адаптивную сеть.

Тихий против возбужденного

Во втором исследовании, опубликованном в Cell Reports, Бонин и доктор Каролина Соча (сейчас работает в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе) исследовали, как таламус мозга — ключевая ретрансляционная станция для визуальных сигналов — регулирует обработку информации в зависимости от поведенческих состояний.

Исследователи обнаружили, что во время спокойного бодрствования нейроны в таламусе усиливают сигналы для движения назад-вперед, трансформация, отсутствующая при анестезии или повышенном возбуждении. Визуализируя активность нейронов у бодрствующих мышей, они обнаружили, что эта модуляция связана с изменениями размера зрачка, маркера возбуждения.

«Более крупные зрачки совпадали с более сильными реакциями на движение назад-вперед, что говорит о том, что таламус объединяет сенсорные входы с поведенческим контекстом, чтобы расставить приоритеты для определенных визуальных стимулов », — объясняет Бонин. «Эти результаты демонстрируют, как таламус объединяет поведенческий контекст, чтобы динамически формировать визуальные представления, изменяя то, как обрабатывается движение и расставляет приоритеты».

Вместе оба исследования представляют собой важный шаг к созданию подробной «функционально-анатомической карты» зрительной системы мозга. «Понимание этих путей и механизмов позволяет нам предсказывать и управлять тем, как работает восприятие», — говорит Бонин.

Эти результаты способствуют развитию исследований в области нейронауки и открывают перспективы для разработки целевых вмешательств с целью модуляции функций мозга.