Esileht > üldine > Visuaalse ajukoore ülesehitus mõjutab nägemise täpsust

Visuaalse ajukoore ülesehitus mõjutab nägemise täpsust

Renate vahendab meile ühte äsjailmunud tööd. Aitäh talle!

Intuitiivselt tundub mõistlik oletada, et kui ühel inimesel on teatud ajupiirkond suurem kui teistel inimestel, siis peaks ta suutma ka paremini lahendada ülesandeid, mis sellest ajupiirkonnast sõltuvad. Tõepoolest on selline intuitiivne oletus juba mõningal määral empiirilist kinnitust leidnud: suurem ajupiirkond tähendab paremat sooritust (näiteks on klaverimängijatel suurem motoorse korteksi osa, mis kontrollib sõrmede tööd; Londoni taksojuhtidel on teadupärast suurem hippokampus jne).

Siinkohal tuleb aga tähelepanu juhtida naljakale faktile, et ajupiirkonna suurus tuleneb kahest geneetiliselt sõltumatust tegurist – piirkonna pindalast ning ajukoore paksusest. Võtame näiteks visuaalsele töötlusele pühendatud ajukoore. Selle pindala võib erinevate inimeste vahel kuni kolmekordselt erineda. Visuaalse ajukoore paksus kõigub inimeste vahel võrdlemisi vähe. Samas võib ajukoore paksus jällegi varieeruda kuni kolmekordselt ühe inimese siseselt isegi ühe ajupiirkonna sees.

Seega tekib kohe küsimus, kas nägemisülesannete parema lahendamise jaoks on tähtsam ajupiirkonna pindala või paksus või siiski mõlemad. On need kaks tegurit ju teatud mõttes erineva tähendusega, kui võtame eelduseks, et töötlusüksus (nn mikrokolumn) on igal juhul sama laiusega. Sellest tulenevalt tähistaks vastava ajukoore piirkonna pindala globaalset töötlust ehk siis kui palju töötlusüksusi vastav ajupiirkond hõlmab. Ajukoore paksus tähistab aga lokaalset töötlust ehk siis kui palju töötlust toimub iga töötlusüksuse siseselt erinevate ajukoore kihtide vahel. Mõlemad tegurid peaksid avaldama mõju neuronite ning neurovõrkude aktiivsusele, aga kuidas täpselt?

Song ja teised Geraint Reesi laboriga seotud autorid võtsid oma värskes artiklis selle küsimuse uurimise põhjalikult ette. Nad keskendusid varajastele visuaalsetele piirkondadele V1/V2, sest nendes piirkondades reageerivad neuronid väga süstemaatiliselt visuaalsele stimulatsioonile – kõrvuti asetsevad neuronid reageerivad stimulatsioonile kõrvuti asetsevates nägemisvälja osades. Niisiis on V1/V2 puhul võimalik fMRI’ga mõõta, kui täpselt teatud neuronite populatsioonid ruumipiirkonniti häälestatud on.

Autorid kogusid oma töö jaoks kolme eri liiki andmeid: 1) kui ulatuslik iga katseisiku V1/V2 pindala on ning milline on nende ajupiirkondade paksus igal ruumipositsioonil 2) kui spetsiifiline on neuronite ruumiline häälestus ehk kui kitsas või lai on nende retseptiivne väli 3) Kui täpne on inimeste ruumiline eristusvõime erinevates nägemisvälja osades.

Ja tõepoolest, tulemused näitavad, et kõik kolm informatsioonitasandit on omavahel seotud. Esiteks on selge seos neuronipopulatsioonide ruumilise häälestuse laiuse ning inimeste ruumilise eristusvõime vahel. Mida kitsam on neuronipopulatsiooni ruumiline häälestus teatud nägemisvälja osas, seda täpsem on inimese ruumiline eristusvõime selles osas. Kui aga neuronipopulatsioon on häälestatud laiemale nägemisvälja osale, siis on inimese ruumiline eristusvõime selles osas kehvem. Näiteks on ruumiline häälestus tüüpiliselt palju kitsam keskses nägemisväljas (fovea), kus meie nägemistaju ka kõige täpsem on. Need alad, mis aga meie “silma nurka” jäävad, on palju laiemalt häälestatud ja meie eristusvõime nägemisvälja ääremail on ka palju ebatäpsem. Käesolevad tulemused näitavad aga kenasti, et seos V1/V2 neuronipopulatsioonide ruumilise häälestuse laiuse ning ruumilise eristusvõime vahel seletab nii inimestevahelisi erinevusi sooritustasemes kui ka inimese siseselt esinevaid erinevusi nägemistäpsuses.

Samuti leidsid autorid, et nii neuronipopulatsioonide ruumilise häälestuse laius kui ka ruumiline eristusvõime on seotud V1/V2 pindala ning paksusega. Mida suurem on V1/V2 pindala, seda kitsamad kipuvad olema neuronipopulatsioonide retseptiivväljad ning seda kõrgem kipub olema ruumiline eristusvõime. Seos ajukoore paksusega oli aga huvitaval kombel vastupidine. Mida paksem oli ajukoor teatud kohas, seda laiemad kippusid selle koha neuronipopulatsioonide retseptiivväljad olema ning seda halvem oli inimese ruumiline eristusvõime vastavas nägemisvälja osas.

Seega tundub, et peenem nägemistaju ei tulene mitte lihtsalt ajukoore suurenemisest vaid selle jaotuse optimeerimisest. Õhukesem aga see-eest laialdasem visuaalne ajukoor tõstab tõenäoliselt neuronite selektiivsust, kuna võimaldab rohkemate töötlusüksuste sõltumatut toimetamist ning vähendab samal ajal ajakulu, mis tekib kihtidevahelise töötluse kaudu.

Siiski tõstatavad äsja kirjeldatud tulemused ka uusi huvitavaid küsimusi. Kas paksemal ajukoorel on eeliseid, mis käesoleva katse raames välja ei tulnud? Kas leitud reeglipärasused on üldistatavad kõigile ajupiirkondadele või kehtivad need siiski ainult varajasele visuaalsele ajukoorele? Kindlasti on vastav töö juba mõnes maailma laboris käimas ning meie jääme põnevusega edasisi arenguid ootama.

Allikas:

Song, Schwarzkopf, Kanai & Rees (2015). Neural population tuning links visual cortical anatomy to human visual perception. Neuron.

Rubriigid:üldine
  1. Kommentaare veel pole.
  1. No trackbacks yet.

Lisa kommentaar

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Muuda )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Muuda )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Muuda )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Muuda )

Connecting to %s