Дно верхней височной борозды подскажет, на что стоит обратить внимание

Исследователи из NEI (National Eye Institute) сообщают, что область мозга, которая называется дном верхней височной борозды (fSTS), играет ключевую роль в обработке визуальной информации. Результаты, которые могут приблизить нас к решению проблем со зрением, вызванных инсультом, опубликованы в журнале Neuron.

Человеческая зрительная система распознает, приоритезирует и категоризирует визуальные объекты и события, чтобы предоставить мозгу рабочую информацию. И как выяснилось, ключевую роль в этом играет дно верхней височной борозды. Оно участвует в процессе выстраивания истории, передавая информацию из эволюционно древней области среднего мозга в узкоспециализированные области зрительной коры.

В то время как некоторая обработка изображений начинается уже в сетчатке глаза, важнейший процесс визуального внимания происходит в верхних холмиках мозга, входящих в состав четверохолмия — части среднего мозга, которая обрабатывает различную сенсорную информацию. Предыдущая работа того же авторского коллектива показала, что нейронная активность в верхних холмиках необходима для мозга, чтобы «заметить» какое-либо событие в поле зрения и принять решение о его значимости.

Нейроны же дна верхней височной борозды избирательно реагируют на определенные визуальные объекты, и эта избирательность заметно снижается во время инактивации верхних холмиков. Эти разнообразные высокоуровневые свойства нейронов включают в себя визуальные сигналы, которые несут поведенческую значимость.

Чтобы изучить визуальное внимание, исследователи работали с обезьянами, обученными выполнять определенные задачи на визуальное внимание. Сосредотачивая взгляд на точке прямо перед собой, обезьяны внимательно следили или специально игнорировали события, происходящие на визуальной периферии — в данном случае на участок из движущихся точек, который менял направление и находился либо с правой, либо с левой стороны их зрительного поля. Запись активности нейронов во время эксперимента демонстрировала повышенную активность верхних холмиков, которые реагировали тогда, когда обезьяны обращали внимание на визуальное событие.

Исследователи описали открытие дна верхней височной борозды в исследовании, опубликованном в прошлом году. В нем обезьяны выполняли задачи на визуальное внимание во время выполнения функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Визуализация с помощью фМРТ показала, что определенная область в височной коре, позже названная дном верхней височной бороздой, активировалась во время задач на внимание, как и верхние холмики. Это показалось удивительным исследователям, потому что еще не было известно, что эта область коры важна для визуального внимания.

Поэтому исследовательская группа пошла дальше и разработала серию экспериментов, чтобы еще больше раскрыть роль дна верхней височной борозды в процессах визуального внимания. Исследователи напрямую измерили активность нейронов верхней височной борозды в областях, ранее обнаруженных с помощью фМРТ. Эти измерения показали, что не только большая часть нейрональной активности этой области мозга зависит от верхних холмиков.

Оказалось, что нейроны дна верхней височной борозды также используют информацию, поступающую от верхних холмиков, для составления сложной визуальной картины. По словам авторов, эта часть коры головного мозга, которая участвует в процессах более высокого уровня, крайне сильно зависит от информации, поступающей из среднего мозга.

Нейроны верхней височной борозды активировались в ответ на «присутствующие» события и изменения стимула. Их активность сильно коррелировала с вероятностью того, что обезьяна «сообщит» о видимом событии. Для «игнорируемых» событий нейроны оказались намного менее активными.

Когда же исследователи искусственно отключали верхние холмики, нейроны дна верхней височной борозды показывали гораздо меньшие различия в активности между присутствующими и игнорируемыми событиями. Причем в ответ на присутствующие события активность оказывалась даже ниже, чем на игнорируемые. Другими словами, авторы доказали, что дно верхней височной борозды объединяется с верхними холмиками для определения того, какие события важны, а какие — нет. «Даже у такого животного, как мышь, которая имеет довольно сложную зрительную систему, есть множество упрощений для интерпретации значения вещей. Большая часть из них обрабатывается в верхних холмиках. Но у людей и других приматов эта обработка усложняется передачей информации от верхних холмиков к коре через дно верхней височной борозды. Мы полагаем, что это позволяет нам использовать преимущества более широкого набора визуальных функций, чтобы помочь определить значение визуального события», — отмечают авторы.

Эти результаты особенно актуальны для состояния, известного как одностороннее пространственное игнорирование, а именно зрительное игнорирование. Оно может возникнуть у людей после инсульта или черепно-мозговой травмы, затрагивающих области, которые участвуют в визуальном внимании. Люди со зрительным игнорированием могут видеть все объекты и события в своем поле зрения, но часто не осознают событий на пораженной стороне. И новые данные об устройстве зрительного восприятия помогут определить направления терапии в подобных ситуациях.