Osoba bez kory wzrokowej może łączyć dźwięk i bodziec wizualny • Svetlana Yastrebova • Wiadomości naukowe na temat "elementów" • Neurobiologia

Osoba bez kory wzrokowej jest w stanie połączyć dźwięk i bodziec wzrokowy.

Ryc. 1. Sposoby przekazywania informacji wzrokowej w mózgu. Th (thamamus) – wzgórze; V1 (obraz 1) – pierwotna kora wzrokowa; SC (superior colliculus) – jedno z dwóch górnych wzgórek czworoboku; Pulv (pulvinar) – poduszka; LGN (lateral geniculate nucleus) – boczne ciało przegubowe. Rysunek pokazuje również drogi poprzeczne w odcinku brzusznym i grzbietowym w korze; są one opisane bardziej szczegółowo w wiadomościach. Mózg sortuje obrazy wizualne w inny sposób niż wcześniej sądzono (Elements), 08/23/2013. Obraz z N. Diederich i wsp., 2014. Czy pacjenci z chorobą Parkinsona są ślepi na ślepotę?

Kora półkul mózgowych (kora nowa) jest potrzebna, aby ustalić powiązania między informacją płynącą przez zmysły. W korze nowej dodaje się obrazy obiektów (na przykład banan jest nie tylko żółty, ale również gładki) i dzięki niemu pies Pavlova był w stanie zrozumieć, że jedzenie nie pojawia się samo, ale dopiero po zapaleniu żarówki. Jednak nowe badania pacjentów neurologicznych pokazują, że uczenie się asocjacyjne jest możliwe bez udziału kory nowej. Tak więc osoba, która utraciła kort wzrokowy, może ustanowić związek pomiędzy kolorem o określonym kolorze i rozmiarze, a dźwiękiem o pewnej wysokości i objętości – i to pomimo faktu, że świadomie nie dostrzega koloru, rozmiaru i kształtu obiektów.

Zjawisko pseudo-ślepoty lub ślepota (zobBlindsight), znany od kilkudziesięciu lat. W ostatnich latach tytułowa powieść science fiction Petera Wattsa, specjalisty w dziedzinie biologii morskiej (patrz "Wgląd w ciemność", "Fałszywa ślepota") znacznie przyczyniła się do promowania ślepych oczu, ale praca pierwotnej kory wzrokowej dużych półkul jest zaburzona. Dlatego tacy ludzie nie rozróżniają kolorów i kształtów przedmiotów, a także nie rozumieją, czy te obiekty się poruszają, czy nie. Niemniej jednak, niewidomi są w stanie poruszać się niezależnie, omijając przeszkody i potrafią opisać obiekt przed nimi. I chociaż badani twierdzą, że nie widzą żadnego obiektu, a jedynie odgadują jego charakterystykę, procent prawidłowych odpowiedzi jest znacznie wyższy niż przy przypadkowym zgadywaniu.

Oślepienie jest możliwe dzięki "przetwarzaniu równoległemu", które mózg wytwarza na podstawie informacji wzrokowych pochodzących z siatkówki. Jak pamiętamy, w siatkówce znajduje się odbierająca światło warstwa receptorów wizualnych – prętów i stożków. Wędki pozwalają zobaczyć o zmierzchu, ale dają niższą dokładność obrazu niż stożki. Szyszki, przeciwnie, działają tylko w wystarczająco jasnym świetle, ale pozwalają nam rozróżnić kolory i mniejsze szczegóły obrazu.Informacje z prętów i stożków przechodzą przez kilka innych warstw komórek siatkówki i są lekko przetwarzane w nich, ale dla obecnej narracji nie jest to konieczne. Ważne jest, aby przy wyjściu z siatkówki (lat siatkówka) ścieŜki danych z róŜnych sztyftów i stożków róŜnią się. Większość z nich kończy się na tzw. Szlaku retino-geniculo-striatum, CGS (ryc. 1). Lwia część włókien nerwu wzrokowego trafia do bocznych ciał stawowych wzgórza (LKT lub LGN w języku angielskim). W języku łacińskim kolano jest geniculum, stąd korzeń "genikulo" w nazwie ścieżki. Od bocznych wykrzywionych ciał, sygnały wchodzą do obszarów potylicznych kory mózgowej, do pierwotnej kory wzrokowej (V1).

Pierwotna kora wzrokowa (lub pole 17 w klasyfikacji Brodmanna) wygląda prążkowo w przekrojach pod mikroskopem świetlnym (ryc. 2). Pasek łaciński to stria i dlatego pierwotna kora wzrokowa jest często nazywana prążkowiem (lat kora prążkowana). (Kora mózgowa nie powinna być mylona z prążkowiem: ta ostatnia znajduje się pod korą dużych półkul i pełni zupełnie inną rolę – kontroluje ruch). W pierwotnej kory wzrokowej przetwarzane są sygnały z siatkówki: neurony wybierają linie na obrazie, określają kąt tych linii i niektóre inne proste parametry zdjęcia.Dalsze informacje trafiają do wtórnej kory wzrokowej (pola 18 i 19), których neurony "łapią" bardziej złożone znaki. Wreszcie, dane wchodzą do płatów ciemieniowych lub skroniowych. Znajdują się tam skojarzone obszary kory, gdzie już tworzą się pełnoprawne obrazy obiektów.

Ryc. 2 Pierwotna kora wzrokowa (prążkowia) na odcinkach pod mikroskopem świetlnym. Fioletowy barwnik namalował soma (ciało) neuronów. Warstwa 4 jest widoczne ciemniejszy pasek Gennari (Stria z Gennari) – nagromadzenie mieliną aksonów – z powodu którego głównym obszarze wzrokowym kory otrzymał on nazwę drugiej – rozłożony (prążkowia). Obraz z Encyclopedia of Neuroscience, rozdział funkcji Cortexa Striate'a

Taki jest los prawie wszystkich informacji, które przekazuje nam siatkówka. Ale istnieje alternatywna ścieżka. Nazywa się to spekulantem, ponieważ nie przechodzi przez boczne przegubowe części wzgórza (ryc. 1). Część włókien nerwu wzrokowego kończy się w górnych wzgórkach lub w górnym dvuhlium (Superior colliculus, SC), kwadraturach śródmózgowia – strukturach, które również specjalizują się w przetwarzaniu informacji wizualnych. Dolne wzgórki czworoboku są odpowiedzialne za przetwarzanie bodźców dźwiękowych.

Analiza danych z siatkówki w górnych guzach przebiega szybko, ale nieświadomie. Ich praca pozwala uciec przed nadchodzącym niebezpieczeństwem, nawet zanim organizm sobie sprawę, że coś mu zagraża. (Zabawny przykład reakcji obronnej wywołanej przez górne wyboje został zademonstrowany przez byłego prezydenta USA George'a W. Busha, gdy iracki dziennikarz nagle zaczął rzucać w niego butami podczas konferencji prasowej.) Z górnych czworokątnych guzków informacje docierają do poduszek (sparowane jądro wzgórza, patrz jądra Pulvinara) , a stamtąd do kory mózgowej, ale nie do pierwotnej, ale do wtórnej (ryc. 3).

Ryc. 3 Schemat dwóch głównych sposobów przekazywania informacji wzrokowej w mózgu

To właśnie pozamiejska droga wzrokowa została zachowana u niezwykłego pacjenta, z którym pracowali holenderscy i szwajcarscy naukowcy, którzy badali zjawisko niewidomego wzroku. 56-letni mężczyzna całkowicie stracił krętnicę potyliczną na obu półkulach z powodu dwóch uderzeń, które wystąpiły w odstępie 6 tygodni. Widać to wyraźnie w obrazach MRI (ryc. 4).

Ryc. 4 Obraz mózgu testu, uzyskany za pomocą rezonansu magnetycznego (widok z boku, tył i góra). Z artykułu omawianego w Frontiers in Human Neuroscience

Ponieważ osobnik nie miał kory potylicznej, nie miał pierwotnej kory wzrokowej. Oznacza to, że ścieżka wzrokowa retino-genicul-striatal również została zakłócona. Potwierdził to test oka: nie mógł opisać ani kształtu, ani koloru, ani rozmiarów obiektów, które mu pokazano, ani kierunku ich ruchu. Ale w jakiś sposób odróżniał twarze ludzi i mógł poruszać się sam, nie dotykając przedmiotów.

Dlaczego więc konieczne było "przetestowanie" anonimowego pacjenta, jeśli zjawisko fałszywej ślepoty nie jest już wiadomością? I o to chodzi. Po kilku eksperymentach na zwierzętach (patrz M. Jay, D. Sparks, 1984). Sugerowano, że tworzenie asocjacji pomiędzy bodźcami dźwiękowymi i wizualnymi może wystąpić bez stymulacji siatkówki. geniculo-striatal droga wzrokowa. Innymi słowy, nie jest konieczne świadome postrzeganie obrazu obiektu w celu skojarzenia go z sygnałem dźwiękowym. Najwyraźniej bodźce oczne i ucha występują po raz pierwszy nie w obszarach skojarzeniowych kory, ale w kwadruponach (patrz M. Meredith, B. Stein, 1986. Integracja wizualna, słuchowa i somatyczna) . Oznacza to, że w niektórych przypadkach nauka skojarzeniowa może obejść się bez kory nowej, a to jest nowość.

Jednak do niedawna eksperymenty na uczeniu niewidomych łączenia bodźca wzrokowego z bodźcem dźwiękowym były prowadzone tylko na zwierzętach i nikt nie wiedział, jak się robi. I wtedy pojawił się ochotnik, który nie ma pierwotnej kory wzrokowej, ale są górne guzki czworoboku. Pozostaje tylko rozwinąć w sobie związek określonego dźwięku, który podmiot oczywiście słyszy, z określonym obiektem, którego świadomie nie może dostrzec.

Zrobiliśmy to w następujący sposób (ryc. 5). Obiekt został umieszczony w odległości 25 cm od szarego ekranu, na środku którego czerwone kółko znajdowało się przez sekundę. W tej samej sekundzie przez słuchawki usłyszano dźwięk 500 Hz. W tym samym czasie głośność dźwięku wzrosła równomiernie z 35 decybeli (poziom szumów tła w pomieszczeniu) do 80 decybeli (objętość mocnego odkurzacza). Ten eksperyment powtórzono 270 razy (oni również mówią, że "wydano 270 prezentacji"). W 2/3 przypadków w ciągu sekundy głośność dźwięku wzrosła gwałtownie (do 80 decybeli) o 10 milisekund, a następnie powróciła do swojej wartości aż do gwałtownego skoku i dalej zwiększała się płynnie. Zadaniem osoby badanej było przewidzenie gwałtownego wzrostu głośności – czyli naciśnięcie przycisku tak szybko, jak to możliwe, jeśli pomyślałże objętość ma zamiar skoczyć do maksimum.

Ryc. 5 Schemat eksperymentu. W każdej parze obrazów u góry – zmienić rozmiar czerwonego kółka, poniżej – zwiększyć głośność. Po prawej i po lewej Podana jest liczba zgłoszeń jednego typu. Linia kropkowana zaobserwowano pojawienie się okręgu o maksymalnym rozmiarze, który zbiegł się w czasie z gwałtownym wzrostem głośności dźwięku do maksimum. Obraz z artykułu w dyskusji Frontiers in Human Neuroscience

Aby to zrobić, kierując się jedynie informacją dźwiękową, było to niemożliwe. Końcówka miała rozmiar czerwonego koła na ekranie. Może wzrosnąć lub zmniejszyć się w tej samej sekundzie. Spadek wystąpił 2 razy częściej niż wzrost. Ponadto, w momencie gwałtownego skoku objętości, okrąg przez 10 milisekund stał się maksymalnym rozmiarem, a następnie, podobnie jak dźwięk, powrócił do wartości "przed wstrząsem". Zatem podmiot powinien mieć powiązanie: po zmniejszeniu się kręgu objętość prawdopodobnie szybko wzrośnie. Powstanie tego związku przyczynowego w mózgu osobnika wpłynęłoby na szybkość jego reakcji. Tak się stało.W kółko "widząc" spadek koła (podpowiedź), z podobną prezentacją, osoba stopniowo naciskała przycisk coraz szybciej. Jeśli pacjent "zobaczył" wzrost koła (brak zachęty), nie spieszył się z udzieleniem sygnału. W takich przypadkach czas jego reakcji również spadł z prezentacji do prezentacji (nie chciałem czekać na skok głośności), ale nie tak bardzo.

Kolejna interesująca cecha: ślepi ludzie w zasadzie nie dostrzegają fioletowych obiektów (patrz S. Leh i in., 2006. Brak informacji o s-stożku w ludzkiej ocenie ślepej po hemosukcji). Informacje z czopków, które postrzegają światło o krótkiej długości fali (420 nm, długość fali fioletu) nie wchodzą w górne pagórki czworoboku. Eksperyment opisany powyżej został powtórzony przy użyciu fioletowych kółek. W tym przypadku wskazówka nie zadziałała: spadek fioletowego koła, który wskazywał na prawdopodobny skok głośności, nie miał prawie żadnego wpływu na szybkość reakcji pacjenta (ryc. 6). Zmniejszyło się ono jednakowo w przypadku każdej modyfikacji fioletowego koła, ponieważ podmiot nie dostrzegł nawet liczby "na poziomie podświadomości".

Ryc. 6 Wykres pokazuje, jak zmniejszył się czas reakcji w eksperymentach z kolorem czerwonym (eksperyment 1) i fioletowym (eksperyment 2).Można zauważyć, że w eksperymencie 2 czas reakcji po prezentacji bez podpowiedzi jest zredukowany w taki sam sposób, jak przy aluzji. Z artykułu omawianego w Frontiers in Human Neuroscience

Tak więc osoba bez pierwotnej kory wzrokowej może tworzyć powiązania między dźwiękami i właściwościami widocznych obiektów. Konieczne jest jednak, aby obiekty te były postrzegane przez górne wzgórki czworoboku, a struktury te mają ograniczone możliwości (w szczególności, nie pozwalają na analizowanie obiektów odbijających światło o krótkich falach (około 420 nm), to jest fioletowych). Ale najważniejsze jest to, że nie tylko niektóre "wizualne" umiejętności pozostają u niewidomych, ale także umiejętność uczenia się nowych rzeczy dzięki tym umiejętnościom.

Źródło: Mehrdad Seirafi, Peter De Weerd, Alan J. Pegna i Beatrice de Gelder. Sława audiowizualna: uczenie się audiowizualne w podstawowym systemie Visual Cortex // Frontiers in Human Neuroscience. 2015. V. 9. P. 686.

Svetlana Yastrebova


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: