То, что мы видим, определяется не только тем, что есть на самом деле, но также зависит от того, обращаем ли мы внимание, движемся ли мы, взволнованы или заинтересованы. В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, ученые из NERF (Neuro-Electronics Research Flanders) обнаружили, что обработка визуальной информации в мозге действительно регулируется нашим собственным поведением.
Все мы видели в социальных сетях видеоролики, в которых основное внимание уделяется одному аспекту (e.грамм. подсчитывая проходы), мы обнаруживаем, что не видим очевидных изменений в пейзаже (например, проезжающих мимо панда или гориллы). Эта «слепота по невнимательности» демонстрирует, насколько сильно на наше восприятие влияет состояние нашего ума. От внимания до вознаграждения, возбуждения или даже движения наши поведенческие нейронные цепи, кажется, контролируют то, как мы обрабатываем сенсорную информацию в мозгу. Вопрос в том, как?
Команда исследователей под руководством проф. Винсент Бонин (NERF, уполномоченный imec, KU Leuven и VIB) намеревался исследовать именно это. "Животные перемещаются по миру, обрабатывая визуальные контрасты, и мозгу нужна эта информация, чтобы управлять движениями тела и его траекторией в пространстве," объясняет Бонин. "Мы знаем, что у млекопитающих чувствительность к визуальным стимулам изменяется во время движения, но мы не знаем, влияет ли это на обнаружение простых функций, таких как визуальный контраст и движение."
Специальный зонд для детальных измерений
Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи из NERF использовали кремниевые устройства микрометрового размера под названием Neuropixels, разработанные и произведенные в чистых помещениях imec. Эти новые зонды позволяют регистрировать электрическую активность сотен нейронов одновременно, а не нескольких, как это принято в большинстве лабораторий нейробиологии.
"Визуальная система состоит из разных типов ячеек, которые кодируют различные аспекты визуальной сцены," объясняет Чагатай Айдын, доктор философии.D. студент, участвующий в исследовании. "Мы рассмотрели две визуальные области: зрительную кору, которая, как мы уже знаем, демонстрирует богатые моторные модуляции, и зрительный таламус, который передает сигналы от глаза к коре."
Исследователи изучили, как реакции нейронов в обеих областях мозга изменяются во время движения в присутствии различных стимулов, например.грамм. быстрое или медленное движение с разной степенью детализации.
"Мы обнаружили, что нейроны в таламусе так же сильно зависят от движения, как и нейроны в коре головного мозга, предполагая, что локомоторные модуляции гораздо более распространены, чем считалось ранее," говорит Жоао Коуту, соавтор исследования.
Разные ответы
Интересно, что исследователи также обнаружили, что на одни нейроны движение влияет сильнее, чем на другие. "Благодаря зонду Neuropixels мы могли одновременно измерять активность множества нейронов и группировать их в соответствии с конкретными особенностями визуальной сцены, которую они кодируют. Мы обнаружили, например, что более глубоко расположенные нейроны демонстрировали избирательное усиление реакции на быстро меняющиеся стимулы, когда животное двигалось," говорит Бонин.
"Следствием этих специфичных для визуального типа клеток изменений является то, что общая чувствительность к быстродвижущимся стимулам повышается. Это может улучшить обработку быстро меняющейся визуальной сцены во время исследования и навигации," говорит Бонин.
"Следующим шагом, конечно же, является получение механистического понимания этой высокоспецифической модуляции на уровне рецепторов и связи между нейронами."