Люди та інші примати від природи здатні сприймати дрібні деталі, яскраві кольори та зосереджувати свою увагу на конкретних елементах того, що вони бачать у певний момент часу. Ця здатність підтримується фовеолою – крихітною ділянкою сітківки, яка щільно заповнена фоторецепторами.

Дослідники з Університету Чжецзяна та Ключової лабораторії дослідження та трансформації основних нейрохірургічних захворювань Чжецзяна вирішили точно визначити, як фовеола представлена ​​в зоровій корі приматів, використовуючи зображення з високою просторовою роздільною здатністю.

Їх стаття, опублікована в Nature Neuroscience, показує, що ці уявлення є напрочуд складними і складаються з центрального елемента, оточеного декількома кільцями уявлень на кожну півкулю мозку.

«У людей і приматів центральний 1° зору обробляється фовеолою – структурою сітківки, яка містить високу щільність фоторецепторів і є вирішальною для специфічних для приматів високої гостроти зору, кольорового зору та зорової уваги, спрямованої на погляд, “, – написали Мейжен Цянь, Цзяньбао Ван та їхні колеги у своїй статті.

«Ми розробили методи функціональної магнітно-резонансної томографії (fMRI) з високою просторовою роздільною здатністю і ультрависоким полем 7T для функціонального картування фовеолярної зорової кори у мавп».

Щоб вивчити, як інформація, зібрана фовеолою приматів, представлена ​​в мозку, дослідники використали складні методи зображення високої чіткості, розроблені їхньою лабораторією. Вони застосували ці методи для вивчення макак, які виконували візуальні завдання, до яких їх попередньо тренували.

Ці завдання вимагали від мавп фіксувати свій погляд на певних візуальних подразниках, а саме на блимаючих синіх або червоних плямах різного розміру. Коли тварини виконували це завдання, Цянь, Ван і їхні колеги використовували методи фМРТ 7T надвисокого поля, щоб відобразити, як стимули, на які вони фіксували свій погляд і таким чином сприймалися фовеолою, були представлені в мозку мавп.

«У вентральному шляху (зорові області V1–V4 і задня нижня скронева кора) перегляд невеликої фовеолярної плями викликає кільце з кількох (восьми) фовеолярних репрезентацій на півкулю», — написали Цянь, Ван та їхні колеги.

«Це кільце оточує область під назвою «фовеолярне ядро», яке заповнене функціональними доменами міліметрового масштабу, чутливими до тонких подразників і високих просторових частот, що відповідає гостроті зору фовеолярної ямки, кольоровій і ахроматичній інформації та руху».

Примітно, що дослідники також виявили, що записи фМРТ, які вони зібрали, узгоджувалися з даними, які вони зібрали за допомогою методів оптичної візуалізації. Детальна карта фовеолярних репрезентацій, яку вони отримали, пропонує нове цінне розуміння складної основи зорової системи приматів, зокрема процесів, що підтримують зорову увагу та сфокусований зір.

Загалом дослідники виявили, що фовеолярні репрезентації формуються у восьми місцях, які знаходяться в кожній півкулі мозку приматів: чотири у верхній (тобто дорсальній) і чотири в нижній (тобто вентральній) частині мозку. Ці ділянки утворюють кільця навколо нещодавно відкритої області мозку, яку команда назвала «фовеолярним ядром».

«Це складне представлення центрального зору в поєднанні з раніше невідомою фовеолярною серцевиною вказує на кортикальну спеціалізацію поведінки фовеації приматів», — написали Цянь, Ван та їхні колеги.

Результати цього недавнього дослідження візуалізації незабаром можуть прокласти шлях до додаткових досліджень, спрямованих на подальше вивчення фовеолярних локусів, відкритих дослідниками.

Ці роботи можуть ще більше збагатити поточне розуміння того, як зорова система представляє візуальні стимули в мозку, що може сприяти розробці альтернативних методів лікування деяких порушень зору.

Оригінальне дослідження було опубліковане в журналі Nature Neuroscience 5 грудня 2024 року.