Младенческая реакция зрительной коры

Исследования показывают, что эта область зрительной коры возникает намного раньше, чем считалось ранее.

В зрительной коре головного мозга взрослого человека небольшая область специализируется на реакции на лица, в то время как близлежащие области демонстрируют сильное предпочтение телам или сценам, таким как пейзажи.

После входа в специализированный сканер вместе с родителями дети смотрели видео, на которых были показаны лица, части тела, такие как удары ногами или машущие руками, такие предметы, как игрушки, или естественные сцены, такие как горы. На этом рисунке показаны примеры изображений, использованных в исследовании. Кредит: Предоставлено исследователями.

Нейробиологи давно выдвинули гипотезу, что для развития этих областей у детей требуется много лет визуального опыта. Однако новое исследование Массачусетского технологического института предполагает, что эти регионы сформировались намного раньше, чем считалось ранее. В исследовании младенцев в возрасте от двух до девяти месяцев исследователи определили области зрительной коры младенцев, которые уже демонстрируют сильные предпочтения к лицам, телам или сценам, как и у взрослых.

«Эти данные подтверждают нашу картину развития, делая мозг младенцев более похожим на взрослого, во многом и раньше, чем мы думали», - говорит Ребекка Сакс, профессор кафедры мозга и когнитивных наук Джона У. Ярва, член Массачусетского технологического института. McGovern Institute for Brain Research и старший автор нового исследования.

Используя функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), исследователи собрали полезные данные от более чем 50 младенцев, что намного больше, чем любая исследовательская лаборатория смогла просканировать раньше. Это позволило им исследовать зрительную кору младенцев таким способом, который до сих пор был невозможен.

Отличительные регионы

Более 20 лет назад Нэнси Канвишер, профессор когнитивной нейробиологии Массачусетского технологического института им. Уолтера А. Розенблита, использовала фМРТ, чтобы обнаружить веретенообразную область лица: небольшую область зрительной коры, которая реагирует на лица гораздо сильнее, чем любой другой вид визуальной информации.

С тех пор Канвишер и ее коллеги также определили части зрительной коры, которые реагируют на тела (экстрастриатная область тела, или EBA), и сцены (парагиппокампальная область места, или PPA).

«Существует набор функционально очень отличительных областей, которые присутствуют примерно в одном и том же месте практически у каждого взрослого», - говорит Канвишер, который также является членом Центра мозга, разума и машин Массачусетского технологического института и автором книги новое исследование. «Это вызывает все эти вопросы о том, как развиваются эти регионы. Как они этого добиваются и как построить мозг, имеющий такую схожую структуру у каждого человека?»

Один из способов попытаться ответить на эти вопросы - выяснить, когда эти высокоселективные области впервые развиваются в головном мозге. Давняя гипотеза состоит в том, что требуется несколько лет визуального опыта, чтобы эти регионы постепенно стали селективными для своих конкретных целей. Ученые, изучающие зрительную кору головного мозга, обнаружили аналогичные модели избирательности у детей в возрасте от 4 до 5 лет, но было проведено мало исследований детей младше этого возраста.

В 2017 году Сакси и один из ее аспирантов Бен Дин сообщили о первом успешном использовании фМРТ для изучения мозга бодрствующих младенцев. Это исследование, включавшее данные девяти младенцев, показало, что, хотя у младенцев действительно есть области, которые реагируют на лица и сцены, эти области еще не были в высшей степени избирательными. Например, веретенообразная область лица не показала сильного предпочтения человеческих лиц перед любым другим типом входных данных, включая человеческие тела или лица других животных.

Однако это исследование было ограничено небольшим количеством участников, а также его зависимостью от катушки фМРТ, которую исследователи разработали специально для младенцев, которая не предлагала изображения с таким высоким разрешением, как катушки, используемые для взрослых.

Для нового исследования исследователи хотели попытаться получить более точные данные от большего числа младенцев. Они создали новый сканер, который более удобен для младенцев, а также более мощный, с разрешением, аналогичным разрешению фМРТ-сканеров, используемых для изучения мозга взрослых.

После входа в специализированный сканер вместе с родителями дети смотрели видео, на которых были показаны лица, части тела, такие как удары ногами или машущие руками, такие предметы, как игрушки, или естественные сцены, такие как горы.

Исследователи набрали почти 90 младенцев для исследования, собрали пригодные для использования данные фМРТ у 52 детей, половина из которых предоставила данные с более высоким разрешением, собранные с помощью новой катушки. Их анализ показал, что определенные области зрительной коры младенца демонстрируют весьма избирательные реакции на лица, части тела и естественные сцены в тех же местах, где эти реакции наблюдаются во взрослом мозге. Однако избирательность для естественных сцен была не такой сильной, как для лиц или частей тела.

Младенческий мозг

• Полученные данные свидетельствуют о том, что концепция ученых о том, как развивается мозг младенца, может нуждаться в пересмотре, чтобы учесть наблюдение, что эти специализированные области начинают напоминать таковые у взрослых раньше, чем кто-либо ожидал.
• «Что особенно интересно в этих данных, так это то, что они революционизируют наше понимание детского мозга», - говорит Косаковски. «В области визуальной нейробиологии появилось множество теорий, которые подтверждают мнение о том, что для появления этих специализированных областей необходимы годы разработки. И мы говорим, что на самом деле нет, вам действительно понадобится всего пара месяцев».
• Поскольку их данные об области мозга, которая реагирует на сцены, были не такими точными, как для других мест, на которые они смотрели, исследователи теперь планируют продолжить дополнительные исследования этой области, на этот раз показывая изображения младенцев на гораздо большем экране, который позволит более точно имитируйте переживание нахождения внутри сцены. Для этого исследования они планируют использовать ближнюю инфракрасную спектроскопию (NIRS), неинвазивный метод визуализации, который не требует, чтобы участник находился внутри сканера.

«Это позволит нам спросить, есть ли у маленьких детей надежная реакция на визуальные сцены, которые мы недооценили в этом исследовании из-за визуальных ограничений экспериментальной установки в сканере», - говорит Сакс.

В настоящее время исследователи продолжают анализировать данные, которые они собрали для этого исследования, в надежде узнать больше о том, как развивается веретенообразная область лица от самых маленьких детей, которых они изучали, к самым старшим. Они также надеются провести новые эксперименты, исследующие другие аспекты познания, в том числе то, как мозг младенцев реагирует на язык и музыку.

Источник

Метки: Мозг

• Как облегчить синдром раздраженного кишечника
• Удивительный союзник: лекарства от диабета борются с деменцией
• Птичий грипп H5N1 заражает коров, кошек и енотов
• Секрет устойчивости: он в вашем кишечнике и мозге
• «Чудо-лекарство» снижает риск смерти пожилых людей
• Революционное лечение хронических ран
• Новые секреты естественного контроля аппетита
• Скрытые опасности «зеленых» чистящих средств
• Употребление бобов может помочь в профилактике и лечении рака
• Малярийные паразиты ускользающие от обнаружения и лечения
• Факторы устойчивости к антибиотикам
• Т-клетки открывают путь к более эффективному лечению рака кожи
• Бытовые и косметические средства влияют на генетику
• Расстройства пищевого поведения
• Иглоукалывание в лечении хронической крапивницы
• Porphyromonas gingivalis препятствует восстановлению сердечной мышцы
• Ходьба снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний
• Фототерапия – новый многообещающий подход в лечении болезни Альцгеймера