Зорова кора
Зорова кора — частина кори головного мозку, яка відіграє важливу роль в обробці візуальної інформації. Вона розташована в потиличній частці, в задній частині черепа. Візуальна інформація, яка надходить від очей, проходить через бічні колінчасті ядра таламусу, а потім досягає зорової кори. Частина зорової кори, яка отримує сенсорні входи від таламуса називається первинною зоровою корою, або першою візуальною зоною (V1) (відповідає Полю Бродмана 17), і екстрастріарної кори, яка складається з зорових областей другої (V2), третьої (V3), четвертої (V4), і п'ятої (V5)[1] й відповідає полям Бродмана 18 і 19. Обидві півкулі мозку містять зорову кору. Зорова кора лівої півкулі отримує сигнали від правого зорового поля, а зорова кора в правій півкулі отримує сигнал від лівого поля зору. ВведенняПервинна зорова кора (V1) знаходиться в шпорній борозні та і навколо неї, в потиличній частці. В кожній півкулі V1 отримує інформацію безпосередньо від іпсілатерального латерального колінчатого тіла , яке, в свою чергу, отримує сигнали від контрлатеральної половини поля зору. Нейрони в зоровій корі генерують потенціали дії, коли візуальні стимули з'являються в їхньому рецептивному полі. За визначенням, рецептивне поле — це ділянка в межах поля зору, що викликає потенціал дії. Прийняті моделі нейронних налаштувань дозволяють припустити, що нейрони реагують відповідно до різних ступенів схожості між оптимальним подразником нейрона і даним стимулом. Це властивість називається нейрональним т'юнінгом. В ранніх зорових зонах нейрони мають простіші налаштування. Наприклад, нейрон в V1 може спрацювати на будь-який вертикальний стимул у його рецептивному полі. У вищих зорових зонах нейрони мають складніші налаштування. Наприклад, в нижній скроневої корі нейрон може спрацювати лише тоді, коли певне обличчя з'являється в його рецептивному полі. Зорова кора отримує кровопостачання, насамперед, від шпорної гілки задньої мозкової артерії.
Сучасні дослідженняДослідження первинної зорової кори може включати в себе запис потенціалів дії від електродів у мозку котів, тхорів, щурів, мишей або мавп, або через запис вбудованих оптичних сигналів від тварин або ЕЕГ, МЕГ, або фМРТ сигнали від поля V1 людини чи мавпи . Одним з недавніх відкриттів у відношенні зони V1 людини є те, що сигнали, виміряні за допомогою фМРТ показують дуже велику «увагову модуляцію» — зміну сигналу відповідно до уваги, сконцентрованої на подразнику. Цей результат узгоджується з іншим недавнім електрофізіологічним дослідженням, яке показало, що, хоча V1 обробляє візуальну інформацію перед V2 і V4, увагова модуляція відбувається в V4 далі — V2 і потім, нарешті, в V1. Це може означати, що увагова модуляція відбувається за рахунок зворотного зв'язку від вищих зорових областей до нижчого рівня зорових областей[2] Інші поточні дослідження зони V1 мають на меті повністю схарактеризувати його властивості підлаштовування, щоби використовувати цю ділянку як модель «канонічного» кортикального ланцюжка. Пошкодження первинної зорової кори, як правило, призводять до скотоми, або «дірки» полі зору. Цікаво, що у пацієнти зі скотомами нерідко в змозі використовувати візуальноу інформацію, представлену в їхніх скотомах, але в змозі свідомо сприймати його. Це явище було частково описане в аспекті того, що Ларі Вайскранц (Larry Weiskrantz) з Оксфордського університету назвав «сліпим зором», і широко вивчається іншими вченими в дослідженнях свідомості. Психологічна модель нейронної обробки візуальної інформаціїВентрально-дорсальна модель
«Що-» і «де-» функції вентрального й дорзального шляхів були вперше описані Унгерлайдером і Мішкіним (Ungerleider and Mishkin)[3] Ще зовсім недавно, Гудейл (Goodale) і Мілнер (Milner) висловили ці ідеї й припустили, що вентральний потік має вирішальне значення для візуального сприйняття, тоді як дорсальний потік опосередковує візуальний контроль відпрацьованих дій.[4]Було показано, що зорові ілюзії, такі як ілюзія Еббінгауза (англ. Ebbinghaus illusion) спотворюють уявлення перцептивної природи, але, коли випробуваний відповідає дією, наприклад, хапанням, ніякого спотворення не відбувається.[5] В одному з досліджень (Scharnowski і Gegenfurtner)[6] припускається, що і система дії, й система сприйняття однаково піддаються таким ілюзіям. Інші дослідження, тим не менш, більше підтримують ідею, що на такі відпрацьовані дії, такі як хапання не впливають ілюзії[7][8]і зазначають, що дисоціації дії/сприйняття є корисним прикладом, для описання функціонального розподілу праці між дорсальним і вентральним зоровими шляхами в корі головного мозку.[9] Первинна зорова кора (V1)Первинна зорова кора — найкраще вивчена зорова зона в мозку У всіх досліджених ссавців, вона знаходиться у задньому полюсі потиличної частки. Це найпростіша, найбільш рання кіркова зорова зона, спеціалізована для обробки інформації про статичні й рухомі об'єкти, й для розпізнавання самих об'єктів Функціонально визначена зона первинної зорової кори приблизно відповідає анатомічно визначеній смугастій (стріарній) корі. Назва « смугаста кора» походить від лінії Геннарі, смуги, яка видна неозброєним оком[10] що являє собою мієлінізовані аксони з бічного колінчатого ядра, які закінчуються в шарі IV сірої речовини. Первинна зорова кора складається із шести функціонально різних шарів, пронумерованих від 1 до 6. Середнє число нейронів, які містяться в первинній зоровій корі дорослої людини, у кожній півкулі, оцінюється в розмірі близько 140 мільйонів.[11] ФункціяV1 має дуже чітко визначені карти просторової інформації. Наприклад, у людини, верхній край шпорної борозни сильно реагує на інформацію з нижньої половині поля зору (нижче центру), а нижній край шпорної борозни — на інформацію з верхньої половини поля зору. Так відбувається трансформація візуального образу від сітківки до V1. Відповідність між цим об'єктом у V1 і в суб'єктивному полі зору дуже точне: навіть сліпі плями відображаються в V1. З точки зору еволюції, ця передача зображення — базова і є у більшості тварин, які мають V1. У людини і тварин з центральною ямкою в сітківці, більша частина V1 відображає невелику центральну ділянку поля зору. Це явище знане як кортикальне збільшення (англ. cortical magnification) .[12] Можливо, з метою точного просторового відображення, нейрони в V1 мають найменший розмір рецептивного поля з усіх ділянок зорової кори. Властивості V1 нейронів та їхнє реагування значно відрізнятися з плином часу. На початку часу (40 ms і далі) окремі нейрони V1 добре підлаштовані до невеликого набору подразників. Тобто, нейронні реакції можуть розрізняти невеликі зміни візуальної орієнтації, просторової частоти і кольору. Крім того, окремі V1 нейрони людини й тварин з бінокулярним зором мають монокулярне домінування, тобто, налаштування на одне з двох очей. У V1 і первинної сенсорної кори в цілому, нейрони з таким характерним налаштуванням мають тенденцію групуватися разом, в кортикальні колонки. Девід Хьюбел і Торстен Візел запропонували класичну модель організації кортикальної колонки у вигляді «кубику льоду» для пояснення двох властивостей такого налаштування: монокулярного домінування[en] й орієнтації[en]. Однак ця модель не може вмістити кольору, просторової частоти і багатьох інших функцій, до яких налаштовані нейрони . Точна модель організації всіх цих кортикальних колонок в V1 залишається актуальною темою сучасних досліджень. Математичне моделювання цієї функції було зроблено на основі моделі перетворення Гарбора (англ. Gabor transforms). Візуальна інформація ретранслюється на V1 не закодовано у термінах просторових (або оптичних) зображень, а, швидше, у вигляді контурів. Як приклад, для зображень, що скомпоновані з чорної й білої половин, розділова межа між чорним та білим являє собою сильний локальний контраст і кодується, в той самий час, поки декілька нейронів кодують інформацію про яскравість (як чорного, так і білого кольору). Інформація додатково передаються на наступні зорові ділянки.[13] Функціональні моделі простих клітин в V1 було встановлено Ліндебергом (Lindeberg) та іншими вченими[14][15][16][17][18] Розбіжності в розмірах V1 також впливають на індивідуальне сприйняття й ілюзії[19] V2Зорова зона V2, або вторинна зорова кора, яка ще називається престріарною або предсмугастою корою -[20] друга за значенням ділянкою в зоровій корі, і першою ділянкою в полі візуальних асоціацій. Вона має потужні прямі зв'язки з V1 (прямі й через подушку зорового бугра) і спрямовує волокна до V3, V4 і V5. Зона також має міцний зворотний зв'язок з V1. З точки зору анатомії, V2 поділяється на чотири квадранти — дорсальне і вентральне представництво в лівій і правій півкулі. Разом, ці чотири регіони забезпечують повну карту візуального світу. V2 має багато спільних з V1 властивостей: клітини налаштовані на прості властивості, такі як орієнтація, просторова частота і колір. Відповіді на багатьох нейронів V2 також модулюються складнішими феноменами, такими як ілюзорні контури,[21][22] бінокулярна невідповідність,[23] в залежності від того стимул є частиною малюнка чи частиною тла.[24][25] недавні дослідження показали, що для клітин зони V2 вплив уваги (увагова модуляція) невеликий. Він більший ніж в зоні V1, але менший, ніж у зоні V4. При цьому клітини налаштовані на помірно складні патерни й можуть бути керовані множинними установками в різних субрегіонах одного рецептивного поля. Дослідники стверджують, що весь вентральний зорово-гіпокампальний потік важливий для зорової пам'яті.[26]ця теорія, на відміну від домінуючої, стверджує, що зміни об'єктно-розпізнавальної пам'яті (ОРП) можуть стати результатом внутрішніх процесів у зоні V2, яка має тісні взаємозв'язки в межах вентрального потоку зорової кори. В мозку мавпи, ця ділянка має сильні прямі з'єднання з первинною зоровою корою (V1) і посилає імпульси на інші вторинні ділянки зорової кори (V3, V4 і V5).[27][28][22][29][30] У недавньому дослідженні, шар 6 клітин кори V2, як виявилося, грає дуже важливу роль у зберіганні розпізнаного об'єкту пам'яті, а також перетворення об'єкту короткострокової спогадів в об'єкт довгострокової пам'яті.[31] Третя зорова кора, включно з V3Термін третій візуальний комплекс стосується області кори, розташованої безпосередньо перед V2, і який включає в області візуальної зони V3 в мозку людини. «Ускладнена» номенклатура обумовлена тим, що деякі розбіжності відносно точних розмірів зони V3 все ще існують деякі дослідники, припускаючи, що ділянка кори, розташована в передній частині V2, може включати в себе два або три функціональних підрозділи. Наприклад, Девід Ван Ессен (David Van Essen) та інші (1986) запропонували існування «дорзальної V3» у верхній частині мозкового півкулі, яка відрізняється від «вентральної V3» , розташованої в нижній частині мозку. Дорзальна й вентральна V3 мають чіткі зв'язки з іншими частинами мозку, з'являються в різних зрізах, забарвлених різними барвниками за різними методиками й містять нейрони, які реагують на різні комбінації візуальних стимулів (наприклад, кольорово-селективні нейрони, більш поширені у вентральній V3). В мозку людини були виділені також додаткові підрозділи, в тому числі V3A і V3B. Ці підрозділи знаходяться поруч з вентральною V3, але не прилягають до V2. Дорзальна V3, яка зазвичай розглядається як частина дорзального потоку, отримує входи від V2 і від первинної зорової кори й сама проєктує інформацію до задньої тім'яної кори. Це може бути анатомічно розташовані в полі Бродмана 19. Braddick, використовуючи фМРТ припустив, що зона V3/V3A може грати роль у загальному сприйнятті руху[32] інші дослідження воліють розглядати дорзальну V3 як частину більш великої дорзомедіальної зони (ДМ), який містить представництво всього поля зору. Нейрони в області ДМ реагують на когерентний рух великих об'єктів, що охоплюють значні частини поля зору (Lui і співавтори, 2006). Вентральна V3, має набагато слабші з'єднання з первинною зоровою зоною, і тісніші зв'язки з нижньою скроневою корою. У той час як у більш ранніх дослідженнях стверджувалося, що у V3 міститься інформація тільки з верхньої частини поля зору (вище точки фіксації), пізніші роботи показали, що ця область ширша і, як в інших зорових зонах, у ній може міститися повне візуальне подання[33] V4Зорова зона V4 — одна із зорових зон в екстрастріарній зоровій корі. У макак, вона розташована спереду від V2 і ззаду від задньотім'яної ділянки. Зона включає як мінімум чотири ділянки (ліва й права V4d, ліва й права V4v), а деякі дослідники зазначають, що V4 містить також ростральні і каудальні підрозділи. Невідомо достеменно, чи існує гомологічна до V4 ділянка в мозку людини, і це питання на даний час — предмет пильної уваги.[34] Більшість досліджень вказують на те, що вибіркова увага може змінити показники імпульсації в V4 приблизно на 20 %..[35][36] Середньотім'яна зорова зона (V5)Середньотім'яна зорова зона (МТ або V5)- це ділянка екстрастріарної зорової кори. У декількох видів широконосих мавп і мавп Старого Світу МТ зона містить високу кількість напрямок-селективних нейронів.[37] МТ приматів відіграє основну роль у сприйнятті руху, інтеграції локальних рухових сигналів у глобальне сприйняття, й керуванні рухом очей[37] Зв'язкиМТ під'єднана до широкого спектра кортикальних і підкіркових областей головного мозку. Імпульси до цієї зони надходять із візуальних областей кори головного мозку V1, V2 і V3 (дорсомедиальнї зони),[38][39] кіноцелюлярних зон,[40] і нижньої подушки зорового бугра.[41] Патерн проєкції на МТ робить зміни в сприйнятті центрального і периферичного поля зору.[42] Стандартним є уявлення про те, що V1 є «найбільш важливим» входом у MT[37] Однак, кілька досліджень показали, що нейрони в МТ здатні реагувати на візуальну інформацію, часто в напрям-селективному режимі, навіть після знищення або інактивації V1.[43] крім того, дослідження Семіра Зекі (Semir Zeki) й співавторів показали, що певні типи візуальної інформації можуть досягати МТ ще до того, як потраплять до V1. МТ відправляє свої основні імпульси до ділянок розташованих в корі головного мозку, які безпосередньо оточують його, в тому числі в районах FST, MST, і V4t . Інші виходи з МТ прямують до зон руху очей в лобовій та тім'яній частках. ФункціяПерші дослідження електрофізіологічних властивостей нейронів в зоні МТ показали, що велика частина її клітин налаштовані на швидкість і напрям руху зорових стимулів.[44][45] Дослідження з пошкодженням також підтвердили роль МТ в сприйнятті рухів і рухах очей.[46] Нейропсихологічні дослідження пацієнта, який не в змозі побачити рух, який дивиться на світ як на серію статичних кадрів, привели до думки, що зона V5 у приматів гомологічна МТ у людини.[47][48] Однак, оскільки нейрони в V1, також налаштовані на напрям і швидкість руху, ці ранні результати залишають відкритим питання про те, що саме МТ може такого зробити, що не зможе зробити V1. Вчені проробили великий обсяг роботи в дослідженні цієї ділянки, аж допоки стало зрозуміло, що саме тут відбувається інтеграція локальних візуальних сигналів руху в глобальні рухи складних об'єктів.[49] Наприклад, пошкодження V5 веде до появи дефіциту в сприйнятті руху і обробки складних подразників. V5 містить багато нейронів, які вибірково обробляють рух складних візуальних об'єктів (кінці ліній, кутів). Мікрополяризація нейрона, розташованого в V5 впливає на сприйняття руху.[50] Є ще багато суперечок з приводу точної форми обробки інформації в зоні МТ[51] і деякі дослідження показують, що сприйняття руху, по суті, вже існує на нижчих рівнях зорової системи, таких як V1. [52] [53] Функціональна організаціяБуло доведено, що нейрони в МТ організовані в правильні стовпчики.[54] DeAngelis стверджував, що в МТ нейрони також організовані на основі їх бінокулярної диспаратності (невідповідності).[55] V6Дорсомедиальна зона (ДМ), також знана як зона V6, вбачається, що реагує на візуальні стимули, пов'язані з власним рухом[56] і ширококутніми (в полі зору) об'єктами.[57] V6, як структурний підрозділ зорової кори приматів, уперше описав Джон Оллман і Джон Каас (John Allman and Jon Kaas) у 1975 році.[58]V6 знаходиться у дорзальній частині екстрастріарної кори, поруч з поздовжньою щілиною великого мозку (лат. fissura longitudinalis medialis), і, як правило, також включає в себе частини медіальної кори, такі, як тім'яно-потилична борозна. Протягом багатьох років вважалося, що ДМ існує тільки у широконосих мавп (мавп Нового Світу). Однак пізніші дослідження показали, що ДМ існує і в мавп Старого Світу і, можливо, у людей. V6 також іноді називають тім'яно-потиличною зоною , хоча відповідність не точна.[59][60] ВластивостіНейрони в зоні ДМ/V6 нічної мавпи і ігрунки звичайної мають унікальні властивості реагування, такі як надзвичайно висока вибірковість до орієнтації візуальних контурів, і перевагу довгих, безперервних ліній, що охоплюють значні частини поля зору[61][62] Проте, в порівнянні з зоною MT, значно менша частка клітин ДМ показує вибіркову відповідь на напрямок руху візуальних образів. Ще однією помітною різницею з МТ є те, що клітини в ДМ налаштовані на низькі просторові частоти зображення й погано реагують на рухи фактурних об'єктів, таких як поле випадкових точок. Ці реакції припускають, що ДМ і МТ можуть працювати паралельно: перша — аналізуючи власний рух по відношенню до навколишнього середовища, а друга — аналізуючи рухи окремих об'єктів щодо тла. Нещодавно зона, яка реагує на ширококутні зорові поля, була визначена у людини, і вважається, що вона гомологічна зоні V6 макаки.[63] ШляхиЗв'язки та властивості реагування клітин в DM / V6 дозволяють припустити, що ця область є ключовою в складі дорзального потоку, названого деякими дослідниками «дорсомедиальним шляхом». Цей шлях, ймовірно, важливий для контролю скелетомоторної активності, в тому числі постуральних реакцій і рухів, спрямованих на «досягання об'єктів»[60] Ця зона має відносно прямі зв'язки з регіонами лобової частки, що контролюють рухи руки, в тому числі і з премоторною корою (частиною поля Бродмана 6). Див. такожПримітки
Посилання
|
Portal di Ensiklopedia Dunia