Зрительная система организована иерархически, она состоит из различных областей. Нижние зрительные области воспринимают небольшие участки зрительного поля и чувствительны к очень простым элементам, таким как края объектов и их ориентация. Чем выше зрительные области в иерархии, тем больше они кодируют абстрактные представления об окружающем мире, расширяя зрительное поле и реагируя на такие стимулы, как объекты и лица.
В то же время области, которые видят «общую картину», посылают информацию в нижние зрительные области, так называемые «обратные» связи. Считается, что обратные связи необходимы для интеграции контекстной информации, поскольку они передают в нижние зрительные области информацию о более широкой сцене, а не только о небольшой конкретной части изображения, на которую они смотрят.
Например, нейрон в зрительной области более высокого порядка, реагирующий на стол, посылает сигнал нейрону в области более низкого порядка, который кодирует только часть стола, например ножки. Однако, как ни удивительно, нейроны высших зрительных областей мозга иногда могут посылать информацию нейронам нижних зрительных областей, которая не имеют никакого отношения к столам.
«Но отражают ли обратные связи отношения между "частями" и "целым", которые мы познаем на собственном опыте?» — задается вопросом Леопольдо Петряну, главный научный сотрудник лаборатории кортикальных цепей Фонда Шампалимо. В предыдущем исследовании на мышах Петряну и его команда показали, что организация обратных связей зависит от визуального опыта.
Для этого ученые сравнили нейроны с обратной связью у обычных мышей и мышей, выращенных в темноте, и обнаружили, что во втором случае из-за отсутствия визуального опыта организация «обратных» нейронных связей нарушалась. Это показало, что организация обратной связи зависит от опыта, что согласуется с гипотезой о том, что она может отражать усвоенную связь между общей картиной, закодированной в высших отделах мозга, и деталями, закодированными в низших отделах.
Но оставался открытым вопрос о том, является ли эта организация пассивной или, как говорят исследователи, «инструктивной». Другими словами, приводит ли любой опыт к одной и той же организации связей с обратной связью или разные виды опыта приводят к формированию разных нейронных связей? Новое исследование той же группы ученых, опубликованное в журнале Current Biology, призвано ответить на этот вопрос.
Другой способ сформулировать этот вопрос — спросить, подключаются ли обратные связи к конкретным, связанным с восприятием подгруппам нейронов в нижних зрительных областях, или же они подключаются к ним в общем, независимо от контекста. Исследование показывает, что эти связи играют обучающую роль. Их организация не является универсальной.
Чтобы продемонстрировать это, исследователи вырастили мышей с миниатюрными очками, которые искажали восприятие окружающего мира. Одна группа животных видела только края, ориентированные под определенным углом, а другая — под другим. «Для одних мышей мир выглядел как вытянутые линии в одном направлении, а для других — тоже вытянутыми, но по-другому», — говорит Петряну.
С помощью метода микроскопии под названием двухцветная двухфотонная визуализация ученые измерили свойства настройки и организацию обратной связи между зрительной областью и нижележащими областями.
Выяснилось, что у животных с разным зрительным опытом свойства настройки и паттерны организации обратных связей сильно различаются и зависят от того, что они видели с рождения. «Обратные связи отражают зрительный опыт мышей, что подтверждает идею о том, что эти связи отражают ассоциации между зрительными образами, представленными в разных областях мозга, которые формируются в процессе обучения», — заключил Петряну.
[Фото: creativeart / Freepik.com]
