Около 60 лет назад ученые расшифровали, как мозг обрабатывает визуальные впечатления. Но теперь эксперимент показывает: возможно, мы не знаем даже половины.
На самом деле, у ученых уже есть довольно хорошее представление о том, как мозг создает образ мира. По словам рабочей группы во главе с Кристофом Кохом из Института исследований мозга им. Аллена в Сиэтле, то, что мы знаем до сих пор, может быть лишь верхушкой айсберга: по крайней мере, в зрительной системе мышей, очевидно, более 90 процентов нервных клеток работают иначе, чем предсказывают учебники, как сообщает команда в журнале Nature Neuroscience.
Для нашей способности видеть зрительная кора в мозге, также называемая зрительной корой, играет центральную роль. Она занимает большую часть затылочной доли на затылке. Понимание, которое исследователи сегодня имеют о его функционировании, основывается на экспериментах, проведенных нейрофизиологами Дэвидом Хубелем и Торстеном Визелем около 60 лет назад. Хьюбел и Визел с помощью тонких электродов исследовали активность нейронов в первичной зрительной коре кошек, показывая животным различные узоры света и тени. Поскольку нервные клетки кошек поначалу вообще не хотели показывать никакой реакции, ученые случайно обнаружили, что исследуемые ими клетки не срабатывают, когда видят различные рисунки — но всегда, когда края изображений ненадолго перемещаются в поле зрения животных.
Нейроны с особыми предпочтениями
Хьюбел и Визель пришли к выводу, что некоторые нейроны в зрительной коре, по-видимому, имеют особое предпочтение линиям и ребрам, которые ориентированы под определенным углом. Дальнейшие эксперименты подтвердили этот тезис и, наконец, принесли им Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1981 году. Позже ученые также обнаружили нервные клетки, которые специализируются на других свойствах, таких как цвета, направления движения или даже специфические черты лица. Последующие области мозга – таково до сих пор представление, — затем из обилия такой информации, наконец, складывается картина окружающего нас мира.
Однако результаты этого времени основаны главным образом на измерениях активности нескольких отдельных нервных клеток. Поэтому Кристоф Кох и его коллеги повторили эксперименты в большем масштабе и рассмотрели данные в общей сложности около 60 000 различных нейронов в зрительной коре мышей. Они обнаружили, что только десять процентов клеток действительно вели себя так, как и следовало ожидать, основываясь на результатах Хьюбела и Визеля. Из других нейронов две трети реагировали даже более специализированно — и одна треть демонстрировала паттерны активности, которые не соответствовали ни одному из многочисленных визуальных впечатлений, которые исследователи представили грызунам. Какова их задача, пока неясно. Но, может быть, они имеют такие специфические особенности, что они не станут активными до тех пор, пока они не станут более поздними этапами обработки, предполагают исследователи.
«Результаты предыдущих исследований не являются ошибочными, они, похоже, относятся только к очень маленькой части нервных клеток в коре головного мозга», — говорит руководитель исследования Саския де Врис, также из Института исследований мозга им. Аллена. По-видимому, зрительная кора мыши гораздо сложнее, чем считалось ранее. До сих пор исследователи не знали, относится ли это также к зрительной коре других видов и, возможно, даже к людям. В конце концов, большая часть знаний о зрительной системе основана на экспериментах с кошками и приматами, чье восприятие в дикой природе иногда должно отвечать другим требованиям. В конечном счете, грызуны могут быть просто особым случаем.
