Možda to ne shvatamo, ali naše oči stalno prave brze pokrete – dva do tri u sekundi – čak i kada gledamo u isto mesto. Ipak, uprkos ovim čestim pokretima očiju, ono što vidimo i dalje doživljavamo kao stabilnu celinu.
Kako tačno naše oči i mozak rade zajedno da bi se ovo dogodilo? Neurobiolozi sa Harvardske medicinske škole (HMS) sada su pronašli intrigantne tragove za ovo pitanje, koje je zauzelo istraživače vida nadaleko.
Studija, urađena na makakima i objavljena 29. aprila u Nature Neuroscience, otkrila je da određeni vizuelni neuroni u mozgu jednostavno vide šta je ispred očiju, u realnom vremenu – što je odstupanje od prethodnog razmišljanja da neuroni koriste predviđanje budućih slika ili analizu prethodne slike da bi se postigla stabilnost. Da bi došao do ovog nalaza, tim je razvio nove metode za proučavanje vizuelnog sistema koje su bliže onome što majmuni i ljudi vide u svakodnevnom životu.
Iako rezultati ne objašnjavaju definitivno kako mozak formira stabilne slike, oni pružaju kritične nove tragove o vizuelnom sistemu i otvaraju vrata za dodatna istraživanja.
Vekovima su se filozofi i naučnici pitali kako je moguće da vidimo svet kao stabilan iako se naše oči stalno kreću.
„Postojala je duga istorija istraživanja na ovu temu, ali ona je još uvek u velikoj meri nerešena“, rekao je glavni autor Vil Sjao, naučni saradnik za neurobiologiju na Institutu Blavatnik u HMS. „Mislio sam da je ovo fascinantno filozofsko i perceptivno pitanje koje bismo mogli proučavati u vizuelnom sistemu makaka.“
Sjao je opisao dve dominantne ideje da objasni ovu stabilnost: Neuroni u mozgu mogu predvideti sledeću sliku na osnovu toga gde mozak govori očima da se pomeraju, ili neuroni mogu da uporede novu sliku sa prethodnom kako bi otkrili promene. U oba slučaja, neuroni bi koristili ove dodatne informacije – budućnost ili prošlost – da konstruišu stabilnu sliku.
U poređenju sa miševima ili pacovima, makakiji imaju vizuelni sistem sličniji ljudskom i zauzima veliki deo njihovog mozga. Kao rezultat toga, makakiji su najbolji predmeti za učenje za sticanje uvida u vizuelni sistem koji je relevantan za ljude.
U studiji, istraživači su analizirali neuronsku aktivnost kod makaka tokom vizuelnog zadatka. Tokom svake sesije, makak je sedeo u stolici i gledao u ekran koji je prikazivao niz različitih fotografija iz stvarnog sveta. Životinja je gledala svaku fotografiju u proseku dve sekunde – oko pet do šest fiksacija oka – i sesija se završila kada je makak odlučio da prestane da učestvuje.
Dok je makak gledao fotografije, istraživači su pratili neuronsku aktivnost u vizuelnom regionu zvanom ventralni put. Ovaj region, koji je podeljen na nekoliko manjih oblasti, obrađuje detaljne vizuelne informacije kao što su oblik ili boja kako bi pomogao mozgu da prepozna i kategoriše objekte.
„Naša studija je naturalistička; makaki ne moraju da budu obučeni – oni prirodno gledaju okolo i istražuju zanimljive slike, što nam je omogućilo da prikupimo veoma veliki skup podataka“, objasnio je Sjao.
Ukupno je 13 makaka pregledalo hiljade fotografija, dok su istraživači zabeležili 883 sata neuronske aktivnosti.
Na osnovu ovih snimaka, istraživači su otkrili da neuroni u ventralnom putu ne predviđaju buduće slike niti se sećaju prošlih slika. Umesto toga, oni jednostavno percipiraju bilo koju sliku koja je direktno ispred njih u realnom vremenu – nešto što istraživači nazivaju „usredsređenost na oči“.
„U suštini, svaki neuron ima tunelski vid – kao da gledate kroz rupu na komadu papira – i kada se oko pomeri, neuron se povuče na novu poziciju i vidi samo iz nove pozicije“, rekao je Sjao.
Rad takođe predstavlja važan napredak u tome kako se može obaviti istraživanje vizije. Prethodne studije su se fokusirale na prisustvo ili odsustvo jednostavnih slika, kao što su osnovni oblici, teksture ili izolovani objekti. Nasuprot tome, Sjao i kolege su makakima predstavili detaljne fotografije pejzaža, životinja, ljudi i drugih scena. Pošto su ove fotografije realističnije, tim bi mogao da izgradi i testira teorije o tome kako bi neuroni reagovali na okruženje u stvarnom svetu sa više objekata.
Nalazi ne objašnjavaju u potpunosti kako neuroni u mozgu stvaraju stabilnu sliku sveta, ali utiru put za više naturalističkih studija o ovoj temi. Istraživači planiraju da koriste svoje metode za proučavanje kako neuroni u drugim regionima mozga mogu integrisati prostorne i vizuelne informacije – uključujući regione koji obrađuju kretanje i koordiniraju vid sa radnjama. Tim će takođe koristiti ove metode za proučavanje vizuelnog sistema makaka tokom normalnog svakodnevnog ponašanja.
Osim razumevanja osnovne biologije vizuelnog sistema, istraživanje bi jednog dana moglo imati implikacije za ljude koji dožive gubitak vida usled nesreće ili bolesti.
Mrežnjača, objasnio je Sjao, je veoma složen organ koji prima i prenosi velike količine informacija, slično kao uređaj visokog propusnog opsega. Dakle, postoje veliki izazovi koji dolaze sa potpunom zamenom mrežnjače kao strategijom za vraćanje vida. Alternativna strategija je repliciranje vizuelnog regiona višeg reda kao što je ventralni put koji je već obradio i integrisao veliki deo informacija koje je prikupila retina.
„Vizija visokog reda se već bavi čitavim objektima, tako da je potencijalno potrebno da instalirate manje poluga da biste vratili vizuelnu percepciju — što bi ovo moglo učiniti izvodljivijim pristupom“, rekao je Sjao.
