Ученые выяснили, как мозг исправляет зрительные искажения при движении
Группа нейробиологов под руководством профессора Максимилиана Йоша из Института науки и технологий Австрии (ISTA) обнаружила у животных механизм, который исправляет зрительные искажения, вызванные движением. Их исследование на мышах может быть применимо к зрительной системе позвоночных, включая людей.
Несмотря на достижения в области видеокамер, съемка с точностью человеческого глаза по-прежнему остается сложной задачей, особенно для экшн-камер в динамичных условиях. Возникает вопрос: как наши глаза справляются с этой сложной задачей так хорошо?
Ученые из ISTA ответили на этот вопрос с помощью новаторского исследования. Они обнаружили у мышей область мозга, которая предсказывает и минимизирует визуальные искажения, вызванные движением. Эта глубокая область мозга копирует двигательные команды мозга, чтобы подавлять вызванные движением искажения на ранних этапах визуальной обработки.
«Мы показываем, что коррекция изображения происходит очень рано во время визуальной обработки, до того, как информация передается в другие области мозга», — говорит Максимилиан Йош. «Это показывает, что мозг эффективно компенсирует движение, предсказывая его влияние на зрение».
Ученые обнаружили, что вентральное латеральное коленчатое ядро (vLGN) в латеральном таламусе отвечает за эту встроенную визуальную коррекцию. VLGN объединяет двигательные и сенсорные сигналы из разных областей мозга для создания корректирующего сигнала, что делает более поздние этапы визуальной обработки более эффективными.
«Подумайте о стратегиях, чтобы получить четкие видеокадры во время гонки Формулы 1. Время экспозиции должно быть сокращено, чтобы кадры были менее размытыми», — объясняет Йош. Аналогично vLGN помогает нам отличать наше собственное движение от окружающего мира, динамически компенсируя движение для стабилизации нашего восприятия.
Раскрытие основной визуальной функции
Предыдущие исследования были сосредоточены на структурах коры мозга, задействованных в более поздних стадиях обработки зрительной информации. Однако ученые ISTA обнаружили, что ранняя компенсация движения в зрении дает лучшие результаты.
Результаты их исследований свидетельствуют о том, что vLGN у мышей представляет собой основную функцию в мозге млекопитающих, которая, вероятно, применима к приматам и человеку.
«Подобные структуры существуют у приматов, что, скорее всего, относится и к людям. Это делает наши результаты очень интересными», — говорят ученые.
Передовые технологии
Исследователи использовали специально разработанный двухфотонный кальциевый микроскоп для измерения активности нейронов vLGN у бодрствующих мышей, исследующих систему виртуальной реальности.
Этот метод показал, что vLGN получает определенные инструкции для исправления визуальных искажений во время движения.
«Эта работа стала настоящим техническим достижением, в котором использовались множественные подходы для получения всестороннего понимания роли vLGN в мозге», — говорит Максимилиан Йош. «Мы с нетерпением ждем, куда приведут нас последующие исследования».