Похожие статьи
Глаза часто называют «окнами в душу». На самом деле, в этом есть доля нейробиологической правды. Международная исследовательская группа из университетов Геттингена и Тюбингена (Германия) и Медицинского колледжа Бэйлора в Хьюстоне теперь может дать ответ на вопрос, почему размер зрачка зависит не только от сенсорных стимулов, таких как свет, но и от нашего внутреннего состояния, например, страха, возбуждения или внимания.
Результаты, опубликованные в журнале Nature, помогают объяснить, влияют ли эти быстрые, зависящие от состояния изменения размера зрачка, обнаруженные не только у людей, но и у других позвоночных, на то, как воспринимается окружающая обстановка.
Исследователи начали свою работу с изучения того, как зависимые от состояния изменения размера зрачка влияют на зрение мышей.
«Хотя глаза преобразуют свет в нейронную активность, именно мозг играет решающую роль в интерпретации визуальных сцен», — делится доктор Катрин Франке, руководитель исследовательской группы в Институте офтальмологических исследований Тюбингенского университета.
В своих экспериментах ученые показывали мышам изображения различных цветов и регистрировали активность тысяч отдельных нейронов в зрительной коре, особенно важной области мозга для зрительного восприятия. На основе этих записей они использовали глубокие нейронные сети для создания компьютерной модели в виде цифрового двойника коры головного мозга, имитирующей реакцию большого количества нейронов в мозге. Затем они применили эту компьютерную модель для определения оптимального визуального светового стимула для каждого нейрона, что означает «любимое изображение» каждого нейрона.
Эта модель показала нечто весьма интересное: когда мыши расширяли зрачки из-за состояния тревоги, цветовая чувствительность нейронов в течение нескольких секунд менялась с зеленого на синий свет, то есть нейроны были более чувствительны к зеленому в спокойном состоянии и становились более чувствительными к ультрафиолетовому свету в активном состоянии.
Это было особенно верно для нейронов, которые выбирают стимулы из верхнего полушария, используемого для наблюдения за небом. В последующих экспериментах они смогли убедиться, что это происходит и в реальных биологических нейронах.
Используя глазные капли, расширяющие зрачок, исследователи смогли смоделировать повышенную чувствительность к синему свету даже в спокойном состоянии мозга.
«Эти результаты ясно показывают, что расширение зрачка, вызванное состоянием беспокойства мозга, может непосредственно влиять на зрительную чувствительность и, возможно, также на зрительное восприятие. Механизм заключается в том, что увеличенный зрачок пропускает больше света в глаз, задействуя различные типы фоторецепторов в нашей сетчатке и тем самым косвенно изменяя цветовую чувствительность в зрительной коре», — рассказывает Франке.
Но каковы преимущества такого изменения зрительной чувствительности?
Константин Виллеке, соавтор исследования и член исследовательской группы под руководством доктора Фабиана Синтца, доцента неврологии в Бэйлоре, поясняет: «Мы смогли показать, что повышенная чувствительность нейронов к синему свету, вероятно, помогает мышам лучше распознавать хищников на фоне голубого неба».
Компьютерная модель, созданная исследователями, также может оказаться полезной во многих отношениях. Ученые надеются, что другие смогут использовать эту модель для дальнейших экспериментов, чтобы понять процесс обработки зрительной информации.
«Открытие того, что изменения размера зрачка, связанные с состоянием мозга, влияют на зрительную чувствительность, имеет последствия для нашего понимания зрения далеко за пределами обнаружения хищников у мышей. Теперь возникают дальнейшие исследовательские вопросы о том, как этот эффект влияет на восприятие у многих других животных. Таким образом, зрачки наших глаз могут быть не только окном в душу, но и изменять наше восприятие мира от мгновения к мгновению в зависимости от нашего внутреннего душевного состояния», — отмечают специалисты.
Эксклюзивный перевод*
Фото: Pixabay / CC0 Общественное достояние
Ведущий автор рубрик «здоровье», «общество», «наука». Считаю, что журналист должен тщательно проверять информацию. А если ошибка все же произошла, нужно ее признать и извиниться.
