Оказывается, одна из древнейших структур мозга, верхний холмик, может самостоятельно выполнять сложные визуальные вычисления, которые ранее считались прерогативой исключительно коры головного мозга.
Верхний холмик четверохолмия — эволюционно древняя структура, которая присутствует у всех позвоночных, от рыб до человека. Она работает как встроенный радар, получая сигналы напрямую с сетчатки глаза еще до того, как они достигнут коры мозга. Когда в поле зрения внезапно появляется что-то движущееся или мерцающее, именно эта структура реагирует первой, направляя глаза к новому стимулу.
«Десятилетиями считалось, что эти вычисления доступны только зрительной коре, но мы показали, что верхний холмик, гораздо более древняя структура в эволюционном плане, также может выполнять их автономно. Это означает, что способность анализировать то, что мы видим, и решать, что заслуживает нашего внимания, — не недавнее изобретение человеческого мозга, а механизм, который появился более полумиллиарда лет назад», — объясняет Андреас Кардамакис, руководитель лаборатории нейронных цепей в Институте нейронаук в Испании.
Ученые использовали передовые методы, включая оптогенетику — технологию управления нейронами с помощью света. Изучая срезы мозга мышей, они обнаружили, что верхний холмик способен подавлять центральный визуальный сигнал, когда активируется окружающая область — это ключевая особенность обработки визуальной информации, позволяющая определять края объектов, контраст и выделять важные детали.
«Мы увидели, что верхний холмик не только передает визуальную информацию, но и активно обрабатывает и фильтрует ее, уменьшая реакцию на однородные стимулы и усиливая контрасты. Это демонстрирует, что способность выбирать или приоритизировать визуальную информацию встроена в древнейшие подкорковые цепи мозга», — говорит соавтор исследования Куйсонг Сонг.
Открытие имеет важное практическое значение. Понимание работы этих древних структур может помочь в лечении расстройств внимания, сенсорной гиперчувствительности и некоторых форм травматических повреждений мозга. «Эволюция не заменила эти древние системы, а построила на их основе более сложные. Мы до сих пор полагаемся на ту же базовую “аппаратуру”, чтобы решить, куда смотреть и что игнорировать», — заключает Кардамакис.
Ранее ученые нашли в мозге неожиданный центр застенчивости.
