Учёные обнаружили скрытую схему в мозге, которая переписывает зрение

Исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили, как поведение и внутреннее состояние напрямую влияют на обработку визуальной информации в мозге. Исследование, опубликованное 25 ноября в журнале Neuron, показывает, что префронтальная кора отправляет целевые сигналы в зрительную и моторную кору, регулируя их работу в зависимости от уровня активности и возбуждения.

Мозг корректирует то, что мы видим, в зависимости от того, насколько мы бодры, возбуждены или активны. Разные области мозга тонко настраивают зрение противоположными способами, чтобы помочь нам сосредоточиться на важном. Credit: Shutterstock

«Это главный вывод статьи: существуют целевые проекции для целевого воздействия», — сказал старший автор исследования Миранка Сур.

Команда выявила, что две области префронтальной коры — орбитофронтальная кора (ORB) и передняя поясная кора (ACA) — передают информацию о возбуждении и движении в первичную зрительную кору (VISp) и первичную моторную кору (MOp). Эти сообщения оказывают уникальное влияние. Например, повышенное возбуждение усиливало способность ACA помогать VISp улучшать визуальные представления. ORB же становилась влиятельной только при очень высоком возбуждении, и её участие снижало чёткость визуального кодирования.

«Эти две подобласти ПФК своего рода уравновешивают друг друга, — пояснила ведущий автор Софи Арлунд-Рихтер. — В то время как одна усиливает стимулы, которые могут быть более неопределёнными или трудными для обнаружения, другая подавляет сильные стимулы, которые могут быть нерелевантными».

В экспериментах мыши свободно бегали на колесе, просматривая структурированные изображения или натуралистичные фильмы с разным уровнем контрастности. Исследователи записывали активность нейронов и отслеживали связи между областями мозга. Анатомическое картирование показало, что ACA и ORB взаимодействуют с различными типами клеток в целевых областях и соединяются в различных пространственных паттернах.

Когда команда временно блокировала пути от ACA и ORB к VISp, они обнаружили, что эти области оказывают специфическое и противоположное влияние на визуальное кодирование в зависимости от движения и уровня возбуждения мыши.

Исследование поддерживает модель обратной связи префронтальной коры, которая специализирована как на уровне подобластей ПФК, так и их целей, позволяя каждой области избирательно формировать целенаправленную корковую активность.

Работа была поддержана стипендией Веннер-Грен, Национальными институтами здравоохранения и Фондом Freedom Together.