Hoe is de visuele cortex georganiseerd?
Alle visuele informatie die de menselijke geest ontvangt, wordt verwerkt door een deel van de hersenen dat bekend staat als visuele cortex . De visuele cortex maakt deel uit van de buitenste laag van de hersenen, de cortex, en bevindt zich aan de dorsale pool van de achterhoofdskwab; eenvoudiger gezegd, onderaan de hersenen. De visuele cortex verkrijgt zijn informatie via projecties die zich helemaal door de hersenen van de oogbollen uitstrekken. De projecties passeren eerst een tussenstop in het midden van de hersenen, een amandelachtige klomp die bekend staat als de Lateral Geniculate Nucleus of LGN. Van daaruit worden ze geprojecteerd op de visuele cortex voor verwerking.
Visuele cortex is onderverdeeld in vijf gebieden, aangeduid met V1, V2, V3, V4 en MT, die af en toe wordt aangeduid als V5. V1, soms striate cortex genoemd vanwege het gestreepte uiterlijk wanneer het geverfd en onder een microscoop wordt geplaatst, is verreweg de grootste en belangrijkste. Het wordt soms primaire visuele cortex of gebied 17 genoemd. De andere visuele gebieden worden extrastische cortex genoemd . V1 is een van de meest uitgebreid bestudeerde en begrepen gebieden van het menselijk brein.
VI is een ongeveer 2 mm dikke hersenlaag met ongeveer het gebied van een indexkaart. Omdat het kapot is, is het volume slechts een paar kubieke centimeter. De neuronen in VI zijn georganiseerd op zowel lokaal als globaal niveau, met horizontale en verticale organisatieschema's. Relevante variabelen die moeten worden geabstraheerd van de ruwe sensorische gegevens omvatten kleur, vorm, grootte, beweging, oriëntatie en andere die subtieler zijn. De parallelle aard van de berekening in het menselijk brein betekent dat er bepaalde cellen zijn die worden geactiveerd door de aanwezigheid van kleur A, andere worden geactiveerd door kleur B, enzovoort.
Het meest voor de hand liggende organisatorische protocol in V1 is dat van horizontale lagen. Er zijn zes hoofdlagen, gelabeld met Romeinse cijfers als I tot en met VI. I is de buitenste laag, het verst verwijderd van de oogbollen en LGN, bijgevolg ontvangend het minste aantal directe projecties met visuele gegevens. De dikste zenuwbundels van de LGN worden geprojecteerd in lagen V en VI, die zelf zenuwen bevatten die terug in de LGN projecteren en een feedbacklus vormen. Feedback tussen de afzender van visuele gegevens (LGN) en de processor (V1) is nuttig om de aard van dubbelzinnige sense-gegevens te verduidelijken.
Ruwe zintuiglijke gegevens komen uit de ogen als een geheel van zenuwvuren, een retinotopische kaart genoemd . De eerste reeks neuronen is ontworpen om relatief elementaire analyses van sensorische gegevens uit te voeren - een verzameling neuronen die is ontworpen om verticale lijnen te detecteren, kan worden geactiveerd wanneer een kritische drempel van visuele "pixels" in een verticaal patroon wordt geconfigureerd. Processors op hoger niveau nemen hun "beslissingen" op basis van voorbewerkte gegevens van andere neuronen; een verzameling neuronen die zijn ontworpen om de snelheid van een object te detecteren, kan bijvoorbeeld afhankelijk zijn van informatie van neuronen die zijn ontworpen om objecten te detecteren als afzonderlijke entiteiten van hun achtergronden.
Een ander organisatieschema is de verticale of zuilvormige, neurale architectuur. Een kolom strekt zich uit door alle horizontale lagen en bestaat meestal uit neuronen die functionele overeenkomsten vertonen ("neuronen die samen vuren, aan elkaar aansluiten"), en overeenkomsten in hun vooroordelen. De ene kolom kan bijvoorbeeld alleen informatie van de rechteroogbal accepteren, de andere van links. Kolommen hebben meestal subkolommen, die respectievelijk macrocolumns en microcolumns worden genoemd. Microcolumns kunnen zo klein zijn dat ze slechts honderd individuele neuronen bevatten.
Het bestuderen van de details van informatieverwerking in het menselijk brein is moeilijk vanwege de complexe, ad hoc en ogenschijnlijk rommelige manier waarop primatenhersenen evolueerden, evenals de complexe aard die elk brein zeker zal tonen vanwege zijn enorme taak. Selectief letsel van visuele cortex bij proefpersonen is van oudsher een van de meest productieve (en controversiële) manieren om neuraal functioneren te onderzoeken, maar in recente tijden hebben wetenschappers hulpmiddelen ontwikkeld om specifieke hersengebieden selectief te deactiveren of te activeren zonder ze te beschadigen. De resolutie van hersenscans neemt exponentieel toe en de algoritmen worden steeds geavanceerder om de stroom gegevenskarakteristieken van de cognitieve wetenschappen aan te kunnen. Het is niet ongeloofwaardig om te suggereren dat we op een dag de visuele cortex in zijn geheel zullen kunnen begrijpen.