Зрение – это одно из основных чувств человека, которое влияет практически на все аспекты жизни: ориентация в пространстве, получение информации об окружающих предметах, обучение и развлечение, распознавание эмоций других людей и многое другое.
Роль управляющего центра данного чувства выполняет зрительная кора головного мозга. Множество заболеваний зрения происходят по причине нарушений в работе данной области. Поэтому для нахождения методик лечения данных болезней большое внимание уделяется изучению строения и выполняемых функций зрительной коры .
Общие сведения
Зрительная кора – участок коры головного мозга, который принимает, анализирует и обрабатывает визуальную информацию об окружающем мире. Она тесно связана с ассоциативными областями, которые отвечают за высшие нервные функции.
Расположен этот участок в затылочной и срединой области обоих полушарий и занимает 17-ое, 18-ое и 19-ое цитоархитектонические поля Бродмана.
Визуальные данные с левой половины зрительного потока принимается участками коры правого полушария, а правого – левыми.
Анатомия структуры зрения
Как и все остальные области головного мозга, отвечающие за органы чувств, эта область разделяется на сенсорные участки и ассоциативные. Сенсорная область имеет название первичная зрительная кора (стриарная или зона V1), а ассоциативная – вторичная зрительная кора (престриатная).
Зона V1 находиться в районе шпорной борозды, и растянута вдоль медиальной стороны. Ее положение соответствует 17-ому полю Бродмана. Как и практически весь неокортекс, она состоит из 6 горизонтальных слоев, однако в IV слое имеются существенные отличия от остальных областей. IV слой в данном случае разделен на четыре подслоя. Деление происходит полосками Дженари, которые состоят из миелиновых волокон. Кроме того, существует теория о разделении и остальных слоев на большее количество подслоев, однако на сегодняшний день, данная гипотеза не подтверждена.
Престриатная кора состоит из небольших ассоциативных областей, которые лежат в стороне от центральной плоскости и опоясывают зону V1. На сегодняшний момент выделяют около 30 различных ассоциативных участков, которые обозначаются латинской буквой V и цифрой после ее, указывающей отдалённость от первичной. Первый участок, который вплотную лежит к зоне V1 имеет обозначение V2. Все зрительные ассоциативные области соответствуют 18-ому и 19-ому полям Бродмана.
Строение областей престриатной коры практически идентично всему неокортексу. Они также имеют 6 горизонтальных слоев и ряды вертикальных колонок. Единственным отличием является, то, что у данных областей, VI слой имеет более насыщенную и сложную архитектуру.
Функции
Упрощенно зрительная кора выполняет три основных действия с визуальной информацией:
- Прием.
- Обработка.
- Передача.
На начальном этапе визуальная информация получается и раскладывается на простые параметры – яркость, цвет, размер и так далее. Полученные и первично обработанные данные передаются в следующие зоны, в которых происходит их анализ и сравнение с имеющимися в памяти образами. На этом участке визуальная информация приобретает расшифрованный вид, то есть предметы получают конкретные названия и мысленные образы. После обработки, она понятными образами передается в ассоциативные отделы неокортекса и лимбическую систему для генерации ответных действий на полученные данные.
В процессе принятия решений, визуальная информация проверяется данными поступившими от других сенсорных зон и если она не достоверна, то происходит ее переоценка. Это объясняет понятие визуальных галлюцинаций, когда человек видит предмет, но не осязает его. В этом случае сознание начинает вырабатывать комплекс мер для нахождения ошибочных данных.
Первичная область
Данная структура является непосредственным приемником сигналов с сетчатки глаза. Визуальная информация изначально попадает на IV слой , после чего она начинает по битам обрабатываться и расшифровывается на простейшие параметры на каждом слое, при помощи ориентированных нейронов образующих колонки. После обработки сведениия накапливаются в VI слое коры, откуда передаются на ассоциативные области для дальнейшего анализа и обработки. Например, цветовые шарики – одна из групп колонок, которые преобразуют полученную информацию в доступный сигнал указывающий цвет предмета.
Одним из вопросов, на который долгое время не было ответа, являлся механизм проекции сетчатки глаза на определенные кортикальные зрительные центры.
Изначально большинство нейрофизиологов придерживалось теории Монакова, по которой данная проекция не имеет жесткую привязку с определенным участком зоны V1. Он считал, что участки взаимозаменяемые и повреждение одного из них, ни в коем случае не повлияет на общий прием зрительной информации. Однако данная теория была опровергнута Вильбрандом и Геншеном, которые, проведя ряд исследований, доказали, что каждый участок сетчатки проецируется только на определенный участок кортикального зрительного центра.
Достаточно долго считалось, что различные участки зоны V1 связаны с другими участками головного мозга, лишь горизонтальными волокнами. Однако Луке(1949г.), Доти (1956г.), Хьюбел (1977г.) и Визел (1982г.) проведя ряд исследований, определили, что рядом расположенные нейроны имеют схожие функции и объединяются в вертикальные столбы или колонки. Это дало возможность доказать, что более важными в процессе передачи информации являются вертикальные связи нейронов. Они имеют петлеобразную форму и различную длину, благодаря чему могут погружаться во все прилегающие области головного мозга.
Наряду с первичной обработкой визуальных данных, не менее важной функцией зоны V1, является передача их в ассоциативные области. Она происходит одновременно с двух полушарий двумя зрительными путями – дорсальным и вентральным.
При помощи дорсального пути информация с области V1 изначально поступает в зону V2, оттуда в дорсомедиальную зону (V6), после чего переходит в зону V5 и заканчивает путь в теменной доле головного мозга. По данному каналу передаются данные, которые характеризуют локализацию предмета, пространственного положения, соотношение размеров до объекта и управление движения глаз, то есть отвечает на вопрос – где.
По вентральному пути обработанные данные в V1 через зону V2 поступают в зону V4, из которой передаются в нижнюю часть височной доли. Данный канал передает информацию, которая связана с параметрами предмета, определения объекта, то есть отвечает на вопрос – что. Кроме того данный путь сильно связан с записью в долгосрочную память новых данных, а также использования уже имеющихся в ней.
Данное представление о передачи информации было описано Лесли Анджерлейдером и Мортимером Мишкиным. Оно основывается на том, что при оптических обманах зрения происходит искажение информации о предмете, которое пропадает при получении данных из других органов чувств. Данная теория не была принята многими физиология из-за того, что они считают ее слишком упрощённой. Однако, их мнение ничем не подтверждены и большинство специалистов, за основу принимает именно такой подход.
Вторичная область
Под термином вторичной коры подразумевают совокупность всех ассоциативных областей, которые анализируют, расшифровывают и дополняют полученную визуальную информацию с сенсорной зоны V1. Кроме того, более дальние зоны принимают непосредственное участие в формировании реакции на получаемые данные.
Обработка и анализ информации в этих зонах , возможен благодаря их строению, которое отличается от V1 наличием большого числа нейронов, которые способны выполнять сложные операции. Стоит отметить, что чем дальше зона от V1, тем большее количество сложных нейронов она содержит.
Современное представление об этой области содержит посыл о наличии в ней уровней интеграции информации. Следуя данной гипотезе, каждая зона увеличивает и уточняет данные проходящие через нее, и чем большее количество их приняло участие в обработке, тем более сложным и конечными, являются образы.
Кроме того последние исследования доказали, что некоторое число аксонов нейронов зоны V2 соединяются с центрами управления взора. Это указывает на то, что в процессе анализа и расшифровки данных вторичная зрительная кора имеет возможность дополнять ее. Для этого она рефлекторно управляет аккомодацией хрусталиков и направлением взора. Также кроме рефлекторного управления, более дальние ассоциативные зоны могут целенаправленно регулировать положение взгляда и фокусировать внимание на объекте визуализации.
Наряду с огромными усилиями, затраченными на изучение ассоциативных зон, один из самых известных нейрофизиологов считал Д.Хьюбел, что вся наука не продвинулась и на пару процентов в сторону изучении процессов анализа и обработки во вторичной структуре коры.
