თავის ტვინი თვალზე მეტს ხედავს / Brain Can Plan Actions Toward Things the Eye Doesn't See

ვირჯინიის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ თავის ტვინი უნარი – დაამუშაოს გამოსახულება – უფრო მნიშვნელოვანია, ვიდრე თვალით გარემომცველი საგნების დანახვის უნარი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თვალი იმაზე ნაკლებ ინფორმაციას აგროვებს, ვიდრე შემდგომში წარადგენს თავის ტვინი. ამ „საოცრების“ საიდუმლო ისაა, რომ თავის ტვინს ძალუძს გამოსახულების გადამუშავება და მისი შევსება სათანადო ელემენტებით.

კვლევა ჩატარდა ბუზის მატლზე, რომლის თვალს მხოლოდ 24 ფოტორეცეპტორი აქვს (ადამიანის თვალი 125 ათასზე მეტ ფოტორეცეპტორს შეიცავს). საკვირველია, რომ ასეთი პრიმიტიული მხედველობის ორგანოს მიუხედავად, ბუზის მატლს სივრცეში ორიენტაციისა და ხატების გამოცნობის კარგი უნარი აქვს. კერძოდ, ყველა მატლმა წარმატებით აღმოაჩინა მატლი, რომელიც მიმაგრებული იყო პეტრის ფიალას ქვედა ნაწილზე. მატლის განთავისუფლების მცდელობამ მიიპყრო სხვა მატლების ყურადღება, რამაც დააინტერესა მეცნიერები. რამდენიმე შემდგომი ექსპერიმენტის შედეგად მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ პრაქტიკულად ლამის ბრმა მატლი თავს იქით-აქეთ აქნევს, ანუ სივრცის „სკანირებას“ ახდენს. სულ რაღაც ორიოდე ათეული პიქსელის შემცველი ამგვარი „პანორამული გადაღების“ შედეგად მატლის ტვინი ცნობადი ხატის შექმნას ახერხებს. ამის მსგავსად ასტრონომი შედარებით მცირე ტელესკოპისა და მრავალი დაკვირვების მეშვეობით ახერხებს ბუნდოვანი გამოსახულების გაანალიზებასა და ინფორმაციის მოპოვებას შორეული პლანეტის შესახებ.

როგორც მეცნიერები აღნიშნავენ, გამოსახულების ასაგებად „მასკანირებელ“ თავის დაქნევას მიმართავს ადამიანიც მხედველობის მძიმე დარღვევით. გარდა ამისა, ის სუსტად მხედველი ადამიანები, რომლებსაც გადაუნერგეს ბადურას ექსპერიმენტული იმპლანტატი პიქსელების მცირე რაოდენობით, აგრეთვე იყენებენ „მასკანირებელ“ თავის დაქნევას სინათლის მაქსიმალური რაოდენობის შესაგროვებლად. ეს თავის ტვინს ეხმარება ცნობადი აზრობრივი ხატების შემქნაში მინიმალური საწყისი ინფორმაციის პირობებში.

Мозг видит больше, чем глаза

Исследователи из Университета Вирджинии обнаружили, что способность мозга обрабатывать изображение даже важнее способности глаз видеть окружающие предметы.

Другими словами, глаза могут собирать меньше информации, чем впоследствии представляет мозг. Секрет этого "чуда" заключается в обработке картинки, которую мозг способен дополнить недостающими элементами.

Исследования проводились на личинках плодовых мушек, глаза которых имеют всего 24 фоторецептора (человеческий глаз содержит более 125 млн. фоторецепторов).

Удивительно, но несмотря на крайне примитивные органы зрения, личинки мух могут уверенно ориентироваться в пространстве и распознавать образы, которые по идее должны вызывать у них затруднения. В частности, личинки успешно обнаруживали своего собрата, прикрепленного к нижней части чашки Петри. Попытки личинки освободиться привлекали других личинок, что вызвало интерес ученых.

После нескольких дальнейших экспериментов ученые выяснили, что практически слепые личинки кивают головой из стороны в сторону, "сканируя" пространство. Всего из пары десятков пикселей подобной "панорамной съемки" мозг личинок оказался способен создать узнаваемый образ. Похожим образом астроном с помощью небольшого телескопа и множества наблюдений может проанализировать расплывчатое изображение и многое рассказать о далекой планете.

Ученые отмечают, что люди с тяжелой потерей зрения также склонны использовать "сканирующие" покачивания головой в качестве средства для построения изображения.

Кроме того, слабовидящие люди, которые получили экспериментальные имплантаты сетчатки с небольшим числом пикселей, также часто используют покачивание головой для сбора максимального количества света. Это помогает мозгу формировать узнаваемые мысленные образы при минимуме исходной информации.

http://rnd.cnews.ru

Brain Can Plan Actions Toward Things the Eye Doesn't See

Nov. 1, 2012 — Vision may be less important to "seeing" than is the brain's ability to process points of light into complex images, according to a new study of the fruit fly visual system currently published in the online journal Nature Communications.

University of Virginia researchers have found that the very simple eyes of fruit fly larvae, with only 24 total photoreceptors (the human eye contains more than 125 million), provide just enough light or visual input to allow the animal's relatively large brain to assemble that input into images.

"It blows open how we think about vision," said Barry Condron, a neurobiologist in U.Va.'s College of Arts & Sciences, who oversaw the study. "This tells us that visual input may not be as important to sight as the brain working behind it. In this case, the brain apparently is able to compensate for the minimal visual input."

Condron's graduate students, Elizabeth Daubert, Nick Macedonia and Catherine Hamilton, conducted a series of experiments to test the vision of fruit fly larvae after they noticed an interesting behavior of the animals during a different study of the nervous system. They found that when a larva was tethered to the bottom of a petri dish, other larvae were attracted to it as it wiggled attempting to free itself.

The animals apparently saw the writhing motion and were attracted to it, willingly traveling toward it. After several further experiments to understand how they sensed the motion, the researchers learned that the nearly blind animals likely were seeing the action, by wagging their heads side-to-side in a scanning motion to detect it, rather than by only hearing it or feeling vibration or by smelling the trapped larva. This was a surprise because of the very simple and limited vision of fruit fly larvae.

"The answer must be in the large, somewhat sophisticated brain of these animals," Condron said. "They are able to take just a couple dozen points of light and then process that into recognizable images; something like when an astronomer with a small telescope is able to use techniques to refine a limited image into useful information about a star." Condron believes the animals are able to assemble useful images by rapidly scanning their heads and, in so doing, gather up enough light points to allow the brain to compose a panoramic image clear enough to "see."

The researchers tested this by presenting larva with a video of a writhing larva (therefore no vibration, no sound and no smell) and found that the larvae still detected and sought out the struggling larva on the video. They also learned that if they slowed down or sped up the video, the larvae were less attracted or not attracted at all to the video larva. They also were not attracted to dead real larva, or to tethered larva of another species, and they also had difficulty finding tethered larva in near darkness. "Apparently they are -- to a very high degree -- visually sensitive to detail and rate of motion and can recognize their own species in this way," Condron said. "This provides us with a good model for trying to understand the role that the brain plays in helping organisms, including humans, to process images, such as recognizing faces."

He noted that the head scanning apparently plays an important role in helping the larvae to bring together multiple visual inputs into a unified whole for the brain to process, similar to collecting together multiple pixels to form a picture. Condron said people with severe vision loss also tend to use head scanning as a means for collecting a "picture" from very dim light sources. Likewise, visually impaired people who have received experimental retinal implants of just a small number of pixels also often scan their heads to take in enough light to form mental images.

"It's easy for lab biologists to view fruit flies as simple animals that just feed and reproduce, but we are beginning to realize that that may be in contradiction to the big brain," Condron said. "There's more to what they are able to do than previously thought, whether using that brain for behaviors or for constructing images from a limited visual system."

He said the fruit fly serves as an excellent model for studying neurons because the animal has only about 20,000 of them, whereas humans have about 100 billion. Yet there are many similarities to how fruit fly and human neurons work. According to Condron, researchers are within a year of mapping the entire nervous system of the fruit fly, which then will pave the way for greater understanding of how neurons work in a range of organisms, including humans.

წყარო -  http://www.sciencedaily.com

ნაშრომი - Abstract

წყარო - http://www.sciencenewsline.com

წყარო - http://news.virginia.edu

მსგავსი კვლევა :

Science News / Brain Can Plan Actions Toward Things the Eye Doesn't See

МОЗГ МОЖЕТ ПЛАНИРОВАТЬ ДЕЙСТВИЯ К ВЕЩАМ, ГЛАЗА НЕ ВИДЯТ

Please Share it! :)