Зрителна кора: строеж, функции и роля във визуалното възприятие

Зрителна кора: анатомия, строеж и функции във визуалното възприятие — как мозъкът обработва образи, движение, дълбочина и цвят.

Зрителната кора е част от мозъка, която позволява да се вижда. Тя е сравнително тънка - между 1,5 и 2 мм при хората. При маймуните и приматите зрителната кора заема голяма част от мозъка. Физически зрителната кора се намира в задната част на мозъка, в тилния дял.

Анатомия и организиране

Зрителната кора при човека най-често се свързва с Бродманова област 17 (V1). Тя има ламинарна структура с шест основни слоя и е организирана пространствено по начин, който отразява разположението на сетивните клетки в ретината — това се нарича ретинотопична карта. Входящите сигнали от латералното коленчато тяло (LGN) достигат предимно слой 4 (особено 4C), а оттам информацията се разпределя към други слоеве и към вторични зрителни зони.

В зрителната кора се откриват и характерни колонарни структури: околарни доминантни колони (ocular dominance), колони за ориентация (orientation columns) и други микроскопични организации, които разделят обработката на различни аспекти на изображението (напр. ориентация, контраст, фаза).

Функции и функционални области

Първичната зрителна кора (V1) извършва първичната обработка на визуалната информация — детекция на ръбове, ъгли, контрасти и основни направления на движение. От V1 сигналите продължават към множество вторични зони (V2, V3, V4, MT/V5 и др.), които специализират обработката:

• V2 – по-сложна пространствена обработка и интеграция;
• V4 – важна за цветообработката и разпознаване на форми;
• MT/V5 – специализирана за движение и бързи промени във визуалната сцена.

Тази функционална верига позволява да се изградят по-висши представи за обекти, движение, дълбочина (стереоскопия) и цвят. Хюбел и Визел описаха как от прости рецептивни полета в V1 се извеждат детектори за ръбове, детектори за движение и стереоскопични механизми — градивните елементи на възприемането.

Исторически принос и развитие на знанието

Дейвид Хюбел и Торстен Визел дълги години изследваха зрителната кора. През 1981 г. те получават Нобелова награда за физиология или медицина за откритията си за обработката на информация в зрителната система. Някои от ключовите им приноси включват описанието на ориентационно-селективни неврони, колонарната организация и важността на ранния сензорен опит за нормалното развитие на зрението.

1. През 60-те и 70-те години на миналия век те работят върху развитието на зрителната система. Те са работили върху части от зрителната кора на мозъка, които получават сигнали от дясното или лявото око.

   Техните експерименти с монокуларно затъмняване (deprivation) показаха, че лишаването от нормални визуални стимули в критичните периоди на развитието води до трайни промени в организацията на зрителната кора — пример за сензорна пластичност.

2. Работата им описва как сигналите от окото се обработват от мозъка, за да се създадат детектори за ръбове, детектори за движение, стереоскопични детектори за дълбочина и детектори за цвят. Това са градивните елементи на визуалната сцена.

   Те показаха, че от прости рецептивни полета (например реагиращи на линия с определена ориентация) могат да се конструират по-сложни механизми за разпознаване на обекти и сцени.

Методи за изследване

Изследванията на първичната зрителна кора могат да включват запис на потенциали на действие от електроди в мозъка на котки, порове, плъхове, мишки или маймуни. Алтернативно, сигналите могат да бъдат записани извън животното чрез ЕЕГ, МЕГ или фМРТ. Тези техники събират информация, без да навлизат в мозъка.

Освен тях се използват оптична визуализация (intrinsic signal imaging), двуфотонна микроскопия за наблюдение на калциеви сигнали в клетки, транскраниална магнитна стимулация (TMS) за временно нарушаване на функцията и комбинирани поведенчески парадигми, които свързват физиологията с перцепцията. При хората функционалният MRI (fMRI) и ретинните карти позволяват картографиране на зрителните полета и идентифициране на функционални зони.

Клинично значение

Повреди в зрителната кора могат да доведат до различни зрителни нарушения: кортикална слепота (пълна загуба на зрение при увреда на V1), скотом (локализирана загуба на част от зрителното поле) или трудности с разпознаване на обекти (висша визуална агнозия) при по-широки увреди на екстрасреитните зони. Понимаването на организацията и пластичността на зрителната кора е важно и за разработване на визуални протези, рехабилитация след мозъчни травми и терапии при детски зрителни дефицити.

Съвременни насоки и откривания

Съвременните изследвания се фокусират върху свързаността между зони (connectomics), невроинформатични модели на визуалната обработка, както и върху взаимодействието между внимание, очакване и възприятие. Използват се големи невронни записи, машинно обучение за декодиране на визуални образи и опити за възстановяване на зрително съдържание директно от активността на кората.

Заключение: Зрителната кора е централна за преобразуването на светлинни сигнали в смислена визуална информация. Нейната сложна архитектура и динамична пластичност правят възприятието гъвкаво, а едновременно с това изучаването ѝ остава ключово за невронауката, клиничната неврология и технологиите за подпомагане на зрението.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява зрителната кора?

В: Кой е провел изследванията върху зрителната кора?

В: Какви изследвания са правили?

Въпрос: Как изследователите могат да изследват активността на първичната зрителна кора?

В: Колко дебела е зрителната кора на човека?

В: Каква награда получават Хюбел и Визел за откритията си за обработката на информация в зрителната система?

Търсене по буква