چگونه مغزها نقشه های بصری را تشکیل می دهند

نقشه ها نقش مهمی در پیشرفت علمی داشته اند. کلودیوس بطلمیوس درک ما از جهان را با نقشه خود از زمین تغییر داد و تیکو براهه با نقشه خود از ستارگان درک جهان را افزایش داد. نقشه‌های بدن انسان از کلودیوس گالنوس، لئوناردو داوینچی و آندریاس وسالیوس مسیری را به سوی پزشکی مدرن هموار کردند و پیشرفت‌های اخیر در نقشه‌برداری مغز انسان به ما کمک می‌کند تا بهتر بفهمیم چه کسی هستیم.

مغز ما نقشه‌های متعددی دارد که برای برنامه‌ریزی حرکات، حرکت در محیط‌هایمان و درک جهان از طریق حواس مورد نیاز است. نقشه‌های مغز دنیای بصری ما با جزئیات بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و فرصتی برای درک چگونگی شکل‌گیری، سازمان‌دهی و عملکرد سایر نقشه‌های مغز فراهم می‌کنند. تحقیقات فشرده در دهه‌های گذشته نشان می‌دهد که نقشه‌ها در ناحیه بصری اولیه قشر مغز حاوی نمایش پیچیده‌ای از ابعاد محرک چندگانه است که شامل موقعیت مکانی، ورودی چشم، قطبیت نور-تاریکی، جهت‌گیری و عرض است. به عنوان مثال، یک “I” بزرگ در این صفحه در قشر بینایی اولیه به عنوان “مکان” نگاشت شده است [x, y]هر دو چشم، تیره، عمودی و لاغر.”

نقشه برداری از دنیای بصری ما در یک قطعه کوچک از قشر می تواند چالش برانگیز باشد. به‌طور قابل‌توجهی، به نظر می‌رسد گونه‌هایی مانند نخستی‌سانان، گوشت‌خواران و اسکاندنتیا از یک استراتژی مشترک پیروی می‌کنند و همه جهت‌گیری‌های محرک را در یک الگوی چرخ‌دار دنبال می‌کنند. در مقاله جدیدی که در ارتباطات طبیعتدانشمندان نظریه ای را پیشنهاد می کنند که تنوع نقشه های بصری در طبیعت و منشاء الگوهای چرخ دنده در نقشه های جهت یابی را توضیح می دهد.

این نظریه پیشنهاد می کند که تنوع نقشه از تغییرات در تراکم نمونه برداری از فضای بصری پدید می آید. همانطور که تراکم نمونه برداری در طول تکامل افزایش می یابد، قشر مغز ورودی های عصبی بیشتری در هر نقطه بینایی دریافت می کند که در نواحی بزرگتر قشر مغز بزرگتر جای می گیرد. نواحی بزرگ‌تر قشر مغز اجازه می‌دهند ورودی‌های عصبی را در خوشه‌هایی دسته‌بندی کنند که به ویژگی‌های محرک یکسان پاسخ می‌دهند: همان نقطه بینایی، همان چشم (چپ یا راست)، و همان قطبیت کنتراست (روشن یا تاریک). آنها همچنین به ورودی ها اجازه می دهند تا در خوشه هایی از نورون های قشری ترکیب شوند که تنوع محرک های استخراج شده از هر نقطه بینایی را به حداکثر می رساند. این فرآیند به حداکثر رساندن، یک الگوی چرخ محور برای جهت گیری محرک ایجاد می کند.

دانشمندان هنوز با نقشه دقیق مغز انسان فاصله زیادی دارند، اما داشتن یک نظریه در مورد شکل گیری نقشه مغز اولین گام مهم برای رسیدن به این نقطه عطف است. نظریه ای که نویسندگان پیشنهاد می کنند هنوز نیاز به تأیید دارد، اما می تواند تعداد زیادی از مشاهدات تجربی را توضیح دهد. همچنین یک رابطه توپوگرافی نزدیک را بین تمام ابعاد محرک نشان‌داده‌شده در یک نقشه بصری پیش‌بینی می‌کند، که بازسازی دقیق نقشه‌های چند بعدی مورد نیاز برای ایمپلنت‌های قشر آینده را بسیار تسهیل می‌کند.

ارائه شده توسط دانشگاه ایالتی نیویورک