SiNAPSA, nedelja, 26. marec 2017

eSiNAPSA

Spletna revija za znanstvenike, strokovnjake
in nevroznanstvene navdušence

Od svetlobe do podobe ali kako vidijo svet naši možgani

Simon Brezovar

Vsi se lahko spomnimo, kako smo se nekega pomladnega dne odpravili v naravo in opazovali njeno neskončno barvitost. Ali pa poslavljanje dneva, ko je sonce nad pokrajino zapustilo živordeče odtenke. Spomnili se bomo tudi dobrega filma, razstave ali prebrane knjige. Skozi oko pa že od rojstva priteka v možgane še neskončno drugih dražljajev, ki za nas niso pomembni zgolj iz estetskega vidika. Vidni vtisi postajajo med seboj vse bolj povezani, hkrati pa se začnejo že zelo zgodaj povezovati z drugimi možganskimi omrežji (jezikovnim, čustvenim, prostorskim …), s tem pa ključno sooblikujejo naš spoznavni aparat.

Simon BrezovarVidni sistem je eden najpomembnejših senzoričnih sistemov pri človeku. Iz okolice nam prinaša izjemno količino informacij, ter jih dostavlja možganom za višjo predelavo. Čeprav se nam zdi zaznavanje zunanjega sveta relativno preprosto, pa je vidno procesiranje izjemno zapleten niz elektrokemičnih reakcij, ki se zgodijo na relaciji oko - možgani. Vhodne podatke za vidno zaznavo predstavlja svetlobna energija specifičnega elektromagnetnega spektra, ki pripotuje iz zunanjega sveta do naših receptorjih v mrežnici. Receptorji pretvorijo svetlobne signale v kemično energijo, ta pa se pretvori v akcijske potenciale. Takšne »surove« informacije tako s pomočjo elektrokemičnih reakcij potujejo preko različnih skupin živčnih celic in nato preko vidnega živca, talamusa in optične radiacije, dokler ne prispejo do primarnega vidnega korteksa (V1), ki se nahaja v posteriornem (okcipitalnem) predelu možganov. Podobno kot za ostala čutila, velja tudi za vid; informacije iz levega vidnega polja gredo v desno hemisfero, iz desnega vidnega polja pa v levo hemisfero.

Kaj in kje pot
Primarni vidni korteks in dve poti vidnega procesiranja. Z modro barvo je označen primarni vidni korteks, z vijolično barvo ventralna (kaj) pot, z zeleno barvo pa dorzalna (kje) pot.

Področje V1 še ne predstavlja končne postaje, na kateri bi se nam vidni svet že smiselno izrisoval, temveč napajališče za ostale predele vidnega korteksa. Vidni korteks je sestavljen iz več kot tridesetih specializiranih področij, ki igrajo pomembno vlogo pri vidnem procesiranju. Eksperimenti na živalih in ljudeh so pokazali, da so ta področja organizirana v dve funkcionalno specifični poti, ki se obe začneta v področju V1. Prva pot poteka od V1 v temporalni reženj in igra pomembno vlogo pri identifikaciji objektov (zato ji pravimo tudi kaj oziroma ventralna pot). Druga pot pa poteka od V1 v parietalni reženj in igra pomembno vlogo pri identifikaciji prostorskih relacij med objekti in med lastnim telesom in okoljem (zato ji pravimo tudi kje oziroma dorzalna pot). Študije, v katerih so merili aktivnost posameznih nevronov pri opicah, potrjujejo takšen model funkcionalne specifičnosti vidnih področij. Nevroni, ki se nahajajo na ventralni poti (področja V4, TEO in IT – temporalni korteks) so selektivno odzivni na atribute dražljajev, ki so pomembni za identifikacijo objekta (npr. oblika, barva, tekstura). Po drugi strani pa so nevroni na dorzalni poti (področja V3, V3a) odzivni predvsem na dražljaje, povezane z gibanjem in lokacijo dražljaja (hitrost, smer). Dodatno potrditev temu modelu prispevajo študije nevroloških bolnikov.

Nevroznanost nam je v zadnjih desetletjih postregla še z dvema pomembnima značilnostma vidnega procesiranja. Prva se nanaša na hierarhično urejenost procesiranja informacij na ventralni poti. Živčne celice v področju V1 procesirajo zelo preproste informacije o dražljaju, poznejša področja (npr. V4) pa so sposobna procesirati mnogo kompleksnejše značilnosti dražljajev. Skladno s tem se povprečna velikost receptivnih polj s potovanjem informacije od področja V1 do temporalnega režnja povečuje. Receptivna polja v področjih V1 merijo približno 1,5°, v področjih V4 pa 4°. Receptivna polja nevronov v inferiornem temporalnem režnju (področje pomembno za analizo obrazov) merijo v povprečju 26 × 26°.

Druga pomembna značilnost se nanaša na odnose med posameznimi regijami znotraj vidnega korteksa. Domala vse povezave med sosednjimi pari področij znotraj ventralne poti so med seboj recipročne. Regija V1 predaja informacije regiji V2, hkrati pa tudi regija V2 predaja informacije regiji V1. Še posebej pomembna ugotovitev pa je, da segajo te recipročne povezave tudi izven vidnega korteksa. Obstajajo povratne projekcije v vidni korteks, ki prihajajo iz prefrontalnega in parietalnega korteksa, pa tudi iz globokih možganskih struktur. Brez teh povezav bi bilo k cilju usmerjeno vedenje nemogoče. Odzivali bi se zgolj na izstopajoče in ogrožajoče dražljaje, kompleksnejših nalog, ki zahtevajo usmerjanje pozornosti, organizacijo akcije, potlačitev prevladujočega odziva, pa ne bi mogli izvajati.

Čeprav predstavlja vidni korteks ključno področje za procesiranje vidnih informacij, je torej nemotena komunikacija teh predelov z drugimi omrežji v možganih ključnega pomena. Ko se slike povežejo s pomenom in jezikom, jih lahko začnemo opisovati in deliti z drugimi. Ko se povežejo z občutkom za prostor, se lahko na njihovi osnovi orientiramo v okolju. In ko jih poleg čopičev receptorjev obarvajo še naša čustva in se jih oprimejo spomini, ostanejo živordeči odtenki neba pred našimi očmi tudi po tem, ko tema že zdavnaj pade na Zemljo.

Temeljna literatura

  • Cavada, C. in Goldman-Rakic, P. S. (1989). Posterior parietal cortex in rhesus monkey: II. Evidence for segregated corticocortical networks linking sensory and limbic areas with the frontal lobe. Journal of Comparative Neurology, 287(4), 422–445.
  • Felleman D. J. in Van Essen, D. C. (1991). Distributed hierarchical processing in the primate cerebral cortex. Cerebral Cortex, 1, 1–47.
  • Kolb, B. in Whishaw, I. Q. (2009). Fundamentals of Human Neuropsychology, 6. izd. Lethbridge: Worth Publishers.

dr. Simon Brezovar, univ. dipl. psih.
Nevrološka klinika,
Univerzitetni klinični center Ljubljana