Jak zorganizowana jest kora wzrokowa?

Wszystkie informacje wizualne, które otrzymuje ludzki umysł, są przetwarzane przez część mózgu znaną jako kora wzrokowa. Kora wzrokowa jest częścią najbardziej zewnętrznej warstwy mózgu, kory i znajduje się na biegunie grzbietowym płata potylicznego; prościej, w dolnej tylnej części mózgu. Kora wzrokowa uzyskuje informacje poprzez projekcje, które rozciągają się przez cały mózg z gałek ocznych. Projekcje najpierw przechodzą przez punkt zatrzymania w środku mózgu, przypominający migdał guzek, znany jako Jądro boczne kolankowate lub LGN. Stamtąd są rzutowane do kory wzrokowej w celu przetworzenia.

Kora wzrokowa jest podzielona na pięć obszarów, oznaczonych jako V1, V2, V3, V4 i MT, które czasami określane są jako V5. V1, czasami nazywana korą prążkowaną ze względu na jej prążkowany wygląd po zabarwieniu i poddaniu jej pod mikroskop, jest zdecydowanie największą i najważniejszą. Czasami nazywa się to pierwotną korą wzrokową lub obszarem 17. Inne obszary wzrokowe są określane jako kora pozaprążkowa. V1 to jeden z najdokładniej zbadanych i poznanych obszarów ludzkiego mózgu.

V1 to warstwa mózgu o grubości około 0.07 cala (2 mm) o powierzchni karty indeksowej. Ponieważ jest zgnieciony, jego objętość wynosi tylko kilka centymetrów sześciennych. Neurony w V1 są zorganizowane zarówno na poziomie lokalnym, jak i globalnym, ze schematami organizacji poziomej i pionowej. Istotne zmienne, które należy wyabstrahować z surowych danych sensorycznych, obejmują kolor, kształt, rozmiar, ruch, orientację i inne, które są bardziej subtelne. Zrównoleglony charakter obliczeń w ludzkim mózgu oznacza, że ​​istnieją pewne komórki, które są aktywowane przez obecność koloru A, inne przez kolor B i tak dalej.

Najbardziej oczywistym protokołem organizacyjnym w V1 są warstwy poziome. Istnieje sześć głównych warstw, oznaczonych cyframi rzymskimi od I do VI. I jest warstwą najbardziej zewnętrzną, najdalej od gałek ocznych i LGN, dzięki czemu otrzymuje najmniejszą liczbę projekcji bezpośrednich zawierających dane wizualne. Najgrubsze wiązki nerwów z LGN są rzutowane na warstwy V i VI, które same zawierają nerwy, które wychodzą z powrotem do LGN, tworząc pętlę sprzężenia zwrotnego. Informacje zwrotne między nadawcą danych wizualnych (LGN) a jego procesorem (V1) są pomocne w wyjaśnianiu natury niejednoznacznych danych zmysłowych.

Surowe dane sensoryczne pochodzą z oczu jako zespół wyładowań nerwowych zwany mapą retinotopową. Pierwsza seria neuronów została zaprojektowana do wykonywania stosunkowo elementarnych analiz danych sensorycznych — zbiór neuronów zaprojektowanych do wykrywania pionowych linii może aktywować się, gdy krytyczny próg wizualnych „pikseli” okaże się skonfigurowany we wzorze pionowym. Procesory wyższego poziomu podejmują „decyzje” na podstawie wstępnie przetworzonych danych z innych neuronów; na przykład zbiór neuronów zaprojektowanych do wykrywania prędkości obiektu może zależeć od informacji z neuronów zaprojektowanych do wykrywania obiektów jako oddzielnych jednostek od ich tła.

Innym schematem organizacyjnym jest pionowa lub kolumnowa architektura neuronowa. Kolumna rozciąga się przez wszystkie warstwy poziome i zwykle składa się z neuronów, które mają podobieństwa funkcjonalne („neurony, które razem się uruchamiają, łączą się ze sobą”) oraz podobieństwa w ich nastawieniach. Na przykład jedna kolumna może przyjmować informacje wyłącznie z prawej gałki ocznej, druga z lewej. Kolumny zwykle mają podkolumny, które nazywane są odpowiednio makrokolumnami i mikrokolumnami. Mikrokolumny mogą być tak małe, że mogą zawierać tylko sto pojedynczych neuronów.

Badanie szczegółów przetwarzania informacji w ludzkim mózgu jest trudne ze względu na złożony, doraźny i pozornie niechlujny sposób, w jaki ewoluowały mózgi naczelnych, a także złożoną naturę, którą każdy mózg z pewnością wykaże ze względu na swoje ogromne zadanie. Selektywne uszkodzenie kory wzrokowej u zwierząt jest historycznie jednym z najbardziej produktywnych (i kontrowersyjnych) sposobów badania funkcjonowania neuronów, ale w ostatnim czasie naukowcy opracowali narzędzia do selektywnej dezaktywacji lub aktywacji określonych obszarów mózgu bez ich uszkadzania. Rozdzielczość urządzeń skanujących mózg rośnie wykładniczo, a algorytmy są coraz bardziej wyrafinowane, aby poradzić sobie z zalewem danych charakterystycznych dla nauk kognitywnych. Nie jest nieprawdopodobne, aby zasugerować, że pewnego dnia będziemy w stanie w pełni zrozumieć korę wzrokową.