Jak zorganizowany jest Visual Cortex?
Wszystkie informacje wizualne otrzymywane przez ludzki umysł są przetwarzane przez część mózgu zwaną korą wzrokową . Kora wzrokowa jest częścią najbardziej zewnętrznej warstwy mózgu, kory i znajduje się na biegunie grzbietowym płata potylicznego; prościej mówiąc, w dolnej tylnej części mózgu. Kora wzrokowa uzyskuje informacje poprzez projekcje, które rozciągają się przez mózg z gałek ocznych. Występy najpierw przechodzą przez punkt zatrzymania w środku mózgu, przypominający migdał guzek znany jako Lateral Geniculate Nucleus lub LGN. Stamtąd są one rzutowane do kory wzrokowej w celu przetworzenia.
Kora wzrokowa jest podzielona na pięć obszarów, oznaczonych jako V1, V2, V3, V4 i MT, które czasami nazywane są V5. V1, czasami nazywana korą prążkowaną ze względu na jej wygląd pasiasty, kiedy jest barwiona i umieszczana pod mikroskopem, jest zdecydowanie największa i najważniejsza. Czasami nazywany jest pierwotną korą wzrokową lub obszarem 17. Pozostałe obszary wzrokowe nazywane są korze ekstrastriatu . V1 jest jednym z najlepiej zbadanych i rozumianych obszarów ludzkiego mózgu.
V1 to warstwa mózgu o grubości około 0,07 cala (2 mm) o powierzchni karty indeksu. Ponieważ jest zgnieciony, jego objętość wynosi zaledwie kilka centymetrów sześciennych. Neurony w V1 są zorganizowane zarówno na poziomie lokalnym, jak i globalnym, z poziomymi i pionowymi schematami organizacyjnymi. Odpowiednie zmienne, które należy wyodrębnić z surowych danych sensorycznych, obejmują kolor, kształt, rozmiar, ruch, orientację i inne, które są bardziej subtelne. Zrównoleglona natura obliczeń w ludzkim mózgu oznacza, że niektóre komórki są aktywowane przez obecność koloru A, inne są aktywowane przez kolor B i tak dalej.
Najbardziej oczywistym protokołem organizacyjnym w V1 jest protokół warstw poziomych. Istnieje sześć głównych warstw, oznaczonych cyframi rzymskimi od I do VI. Jestem najbardziej zewnętrzną warstwą, najbardziej oddaloną od gałek ocznych i LGN, dzięki czemu otrzymuję najmniejszą liczbę bezpośrednich projekcji zawierających dane wizualne. Najgrubsze wiązki nerwowe z LGN są rzutowane na warstwy V i VI, które same zawierają nerwy, które wystają z powrotem do LGN, tworząc pętlę sprzężenia zwrotnego. Informacje zwrotne między nadawcą danych wizualnych (LGN) a jego procesorem (V1) są pomocne w wyjaśnieniu natury niejednoznacznych danych zmysłowych.
Surowe dane sensoryczne pochodzą z oczu jako zespół ostrzałów nerwowych zwanych mapą retinotopową . Pierwsza seria neuronów została zaprojektowana do przeprowadzania względnie elementarnych analiz danych sensorycznych - zbiór neuronów zaprojektowanych do wykrywania linii pionowych może się aktywować, gdy krytyczny próg wizualnych „pikseli” okaże się ustawiony we wzór pionowy. Procesory wyższego poziomu podejmują „decyzje” na podstawie wstępnie przetworzonych danych z innych neuronów; na przykład zbiór neuronów zaprojektowany do wykrywania prędkości obiektu może być zależny od informacji z neuronów zaprojektowanych do wykrywania obiektów jako oddzielnych bytów od ich tła.
Innym schematem organizacyjnym jest pionowa lub kolumnowa architektura neuronowa. Kolumna rozciąga się przez wszystkie poziome warstwy i zwykle składa się z neuronów, które mają funkcjonalne podobieństwa („neurony, które strzelają razem, łączą się”) i podobieństwa w ich uprzedzeniach. Na przykład jedna kolumna może przyjmować informacje wyłącznie z prawej gałki ocznej, a 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 ewolucji mózgów naczelnych, a także złożoną naturę, którą każdy mózg z pewnością przejawia z powodu swojego ogromnego zadania. Selektywne uszkodzenie kory wzrokowej u zwierząt jest historycznie jednym z najbardziej produktywnych (i kontrowersyjnych) sposobów badania funkcjonowania nerwów, ale w ostatnim czasie naukowcy opracowali narzędzia do selektywnej dezaktywacji lub aktywacji określonych obszarów mózgu bez ich uszkadzania. Rozdzielczość urządzeń do skanowania mózgu rośnie wykładniczo, a algorytmy są coraz bardziej wyrafinowane, aby poradzić sobie z zalewem danych charakterystycznych dla nauk poznawczych. Nie jest wykluczone, że pewnego dnia będziemy w stanie zrozumieć całość kory wzrokowej.