Мозг компенсирует непроизвольные движения глаз путём быстрого переключения нейронов.

Несмотря на то, что мы непрестанно двигаем глазами, наш мозг удерживает важные объекты в фокусе. Как это ему удаётся?

Чтобы ответить на этот вопрос, учёные провели эксперимент с участием макаки-резуса. Оказалось, что мозг может быстро и поочерёдно активизировать группы нейронов почти синхронно с движением глаз, тем самым компенсируя их непроизвольные движения. Как сообщают учёные в журнале «Nature Communications», объект в фокусе постоянно присутствует в зрительном центре мозга.

Саккады— быстрые, строго согласованные движения глаз, происходящие одновременно и в одном направлении.

Мы постоянно двигаем глазами: два-три раза в секунду. Эти движения, так называемые саккады, отвечают за формирование чёткого изображения окружающего мира. Они распределяют все объекты, находящиеся в поле зрения, в область высокого разрешения в центре нашей сетчатки. Это похоже на экран цифровой камеры: при перемещении камеры положение объектов на экране изменяется.

Как рассматривает человек голову Нефиртити - 1965 г.
Пример траектории движения глаз при рассматривании профиля Нефертити

В фокусе вопреки саккадам

Но как удаётся удерживать объект в фокусе, если глаза постоянно двигаются?

Представим игровую площадку: пока мама наблюдает за игрой ребёнка, нервные клетки её мозга, которые реагируют на ребёнка, особенно активны. Но поскольку глаза матери непрестанно двигаются, образ ребенка всегда попадает на другие фоторецепторы, которые активируют следующие нервные клетки в мозге.

Соответственно, до начала движения глаз на образ ребёнка реагируют одни нервные клетки, а затем – другие. Чтобы удерживать внимание на ребёнке, мозг должен быстро переключаться между нервными клетками. Он должен активировать клетки в зрительной коре, эти клетки обрабатывают изображение ребёнка. Но как протекает этот процесс, до сих пор было неясно.

Взгляд на зрительную кору

Чтобы понять, каким образом наш мозг удерживает объекты в фокусе, Тао Йао и его коллеги из Немецкого центра изучения приматов в Гёттингене исследовали движения глаз и активность мозга двух макак-резусов. Для выполнения сложной задачи животные проходили интенсивную подготовку.

Во время эксперимента макаки должны были сосредоточиться на одной точке на экране. Их глаза двигались, но макаки удерживали взгляд на точке. В мозг животных были встроены тонкие электроды, которые фиксировали активность 84 нервных клеток в зрительной коре – части мозга, ответственной за обработку зрительной информации.

Точное переключение нейронов

На основе полученных с помощью электродов данных учёные исследовали изменение активности нервных клеток до движения глаз и после него. Оказалось, что уже за 800 миллисекунд до перевода взгляда задействованные нервные клетки внезапно начинали «светиться» интенсивнее. Затем, когда макаки двигали глазами, включалась следующая группа клеток, которые сообщали учёным сигнал «в поле зрения». Вместе со сменой картинки активность переходила с одних нервных клеток на другие.

Но как быстро мозг переключает группы нейронов?

Как установили учёные, для переключения мозгу нужно несколько миллисекунд до и после движения глаз. У одной макаки вторая группа нейронов активировалась через 29 миллисекунд после начала движения глаз, у другой – через 53 миллисекунды.

Мозг не только очень быстро переключает нейроны, но и делает это синхронно движению глаз.

«Управление вниманием в мозге очень точно настроено, что позволяет нам сосредоточиться на соответствующих объектах, даже когда мы постоянно двигаем глазами», – сообщает Йао.

Практическая польза исследования

Системы зрения людей и обезьян устроены почти одинаково. Поэтому исследователи предполагают, что на основе полученных ими данных можно сделать выводы о работе человеческого мозга. Результаты исследования позволяют не только изучить основные механизмы зрения, но и узнать больше о дефиците внимания у людей. Например, об одностороннем пространственном игнорировании – синдроме, когда больной не воспринимает половину зрительного поля.

«Полученная информация предоставляет возможность ответить на вопросы о том, как происходит взаимодействие сенсорных и моторных зон мозга», — объясняет Йао.

«Шизофрения, пространственное игнорирование и расстройство внимания основаны на нарушениях функционирования сенсомоторной координации. Наше исследование могло бы помочь лучше понять эти заболевания».

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше