Tyrėjai atranda naują veido aptikimo smegenų grandinę

Tyrėjai atranda naują veido aptikimo smegenų grandinę

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Nacionalinio sveikatos instituto (NIH) mokslininkai atskleidė primatų smegenų grandinę, kuri greitai aptinka veidus. Išvados padeda ne tik paaiškinti, kaip primatai jaučia ir atpažįsta veidus, bet ir gali turėti įtakos supratimui apie tokias sąlygas kaip autizmas, kai veido aptikimas ir atpažinimas dažnai būna sutrikęs nuo ankstyvos vaikystės.

Naujai atrastoje grandinėje pirmiausia įjungiama evoliuciškai senovinė smegenų dalis, vadinama viršutiniu kolikulu, kuris vėliau gali paskatinti akis ir galvą pasukti, kad geriau atrodytų. Šis geresnis vaizdas leidžia skirtingoms smegenų sritims laikinojoje žievėje įsitraukti į sudėtingesnį veido atpažinimą. Tyrimas buvo paskelbtas žurnale Neuronas.

„Greitas veidų atpažinimas yra pagrindinis žmonių ir kitų primatų įgūdis“, – sakė Nacionalinio akių instituto (NEI) mokslų daktaras Richardas Krauzlis ir vyresnysis tyrimo autorius.

„Ši naujai atrasta grandinė paaiškina, kaip galime greitai aptikti ir pažvelgti į veidus, net jei jie pirmą kartą pasirodo periferiniame regėjimo lauke, kur regėjimo aštrumas yra silpnas. Ši grandinė gali būti prožektorių veidai, padedantys smegenims išmokti atpažinti individams ir suprasti sudėtingas veido išraiškas, padedančias mums įgyti svarbių socialinės sąveikos įgūdžių.

Suaugusių primatų smegenyse susidaro specializuoti laikinosios žievės regionai, vadinami „veido lopais“, kurie suteikia galimybę atpažinti ir atskirti asmenis pagal jų veido bruožus. Tačiau veido atpažinimas priklauso nuo smulkių detalių, kurias suteikia akies didelio aštrumo centrinis regėjimas; kad atpažintume veidą, pirmiausia turime žiūrėti tiesiai į jį.

Kai kūdikiai gimsta, jiems trūksta didelio regėjimo aštrumo, reikalingo smulkioms veido detalėms pamatyti, o veidui būdingos žievės sritys išsivysto tik vėliau. Nepaisant to, kūdikiai paprastai orientuojasi ir žiūri į veidus labai anksti, o tai rodo, kad vyksta kitas procesas.

Šie stebėjimai paliko mokslininkams keletą klausimų, įskaitant: kaip smegenys nukreipia akis į veidą, kad geriau matytų smulkias detales? Kas suteikia šiam veidui pirmenybę prieš atsirandant smegenų „veido lopams“? O kaip smegenų „veido lopai“ išugdo gebėjimą suprasti veidus?

Krauzlis ir jo kolegos iškėlė hipotezę, kad viršutinis kakliukas, žinomas aptinkantis objektus, gali būti trūkstama grandis. Vidurinių smegenų dalis, ji praneša likusioms smegenų dalims, jei kažkur kažkas yra – ne tai, kas yra objektas, o tiesiog, kad jis ten yra. Jis veikia itin greitai ir tiesiogiai jungiasi prie motorinių smegenų dalių, nukreipdamas akių judesius į dominančius objektus arba blykstelėdamas iš kelio periferiniame regėjime.

Norėdami patikrinti, ar viršutinis kaklelis gali padėti aptikti veidą, pirmieji autoriai Gongchen Yu, Ph.D. ir Leor Katz, Ph.D., surinko vaizdų kolekciją, įskaitant veidus, biologinius ne veido objektus, pvz. rankas ir rankas bei kitus daiktus, pvz., vaisius ar žmogaus sukurtus daiktus. Tada jie parodė šiuos vaizdus suaugusioms beždžionėms beždžionių periferiniame regėjimo lauke ir užfiksavo neuronų atsakus viršutiniame kolikuluose.

Ankstesni tyrimai rodė, kad objektų aptikimas viršutiniu kolikulu buvo objektų agnostinis, o tai reiškia, kad ši smegenų dalis tiesiog pastebėjo kažko buvimą ar nebuvimą, neskiriant jokio skirtumo, kas tai gali būti. Tačiau šiame tyrime Krauzlis ir jo kolegos nustatė, kad per 40 milisekundžių daugiau nei pusė jų išmatuotų neuronų į veidų vaizdus reagavo stipriau, palyginti su kitų tipų objektais.

Kai kurie papildomi neuronai galiausiai rodė nuostatas dėl kitų tipų objektų, bet ne anksčiau kaip po 100 milisekundžių. Kitaip tariant, veidui būdingas aptikimas buvo daug greitesnis nei kitų objektų aptikimas, ir jam pirmenybę teikė didelė dalis išmatuotų neuronų.

Tyrėjai taip pat sugebėjo nustatyti, kad nors viršutinis kolikulas gali gauti vaizdinę informaciją tiesiai iš akies, šis objekto aptikimo procesas pirmiausia reikalauja įvesties iš ankstyvosios regos žievės dalies.

Kadangi viršutinis kolikulas taip pat vėl prisijungia prie regos žievės vėliau vizualinio apdorojimo kelyje, mokslininkai įtaria, kad ši grandinė yra mechanizmas, padedantis pabrėžti tam tikrų objektų svarbą.

„Manome, kad ši veido pasirinkimo grandinė iš tikrųjų gali paskatinti smegenų pažangesnių veido atpažinimo procesų vystymąsi“, – sakė Krauzlis. „Jei taip, trūkumai, susiję su šio pirmenybės teikiama pirmenybe viršutiniam kolikului, gali turėti įtakos autizmui.”