حرکات ریز چشم تحت درجه شگفت انگیزی از کنترل شناختی قرار دارند

بر اساس مطالعه ای که توسط دانشمندان علوم اعصاب Weill Cornell Medicine انجام شد، یک نوع حرکت بسیار ظریف و به ظاهر تصادفی چشم به نام رانش چشمی می تواند تحت تأثیر دانش قبلی از هدف بصری مورد انتظار قرار گیرد که نشان دهنده سطح شگفت انگیزی از کنترل شناختی روی چشم ها است.

کشف، شرح داده شده در زیست شناسی کنونی، به درک علمی می افزاید که چگونه بینایی – به دور از جذب صرف سیگنال های دریافتی از شبکیه – توسط فرآیندهای شناختی کنترل و هدایت می شود.

دکتر ین-چو لین، سرپرست تیم تحقیق، می‌گوید: «این حرکات چشم به قدری کوچک هستند که ما حتی حواسمان به آن‌ها نیست، اما مغز ما می‌تواند به نحوی از دانش تکالیف بینایی برای کنترل آنها استفاده کند.» به عنوان همکار Fred Plum در سیستم‌های عصبی و علوم اعصاب در موسسه تحقیقات مغز و ذهن خانواده Feil در پزشکی Weill Cornell کار می‌کند.

دکتر لین در آزمایشگاه نویسنده ارشد مطالعه دکتر جاناتان ویکتور، استاد نورولوژی فرد پلام در پزشکی ویل کورنل کار می کند.

این مطالعه شامل همکاری نزدیک با آزمایشگاه دکتر میشل روچی، استاد مغز و علوم شناختی و علوم اعصاب در دانشگاه روچستر بود.

دانشمندان علوم اعصاب ده ها سال است که می دانند اطلاعات ذخیره شده در حافظه می تواند به شدت پردازش ورودی های حسی، از جمله جریان داده های بصری که از چشم ها می آید، شکل دهد. به عبارت دیگر، آنچه ما می بینیم تحت تأثیر آنچه انتظار داریم ببینیم یا الزامات کار در دست است.

بیشتر مطالعات کنترل شناختی بر روی حرکات چشم، حرکات واضح تری را پوشش داده اند، مانند حرکات ساکاد که در آن چشم ها در قسمت های بزرگی از میدان بینایی دار می شوند. در مطالعه جدید، دکتر. لین و ویکتور و همکارانشان انحراف چشمی، لرزش های ریز چشم را که حتی زمانی که نگاه ثابت به نظر می رسد رخ می دهد، بررسی کردند.

رانش های چشمی حرکات ظریفی هستند که هدف بصری روی شبکیه را با فواصل حدود کسری از میلی متر یا بیشتر جابه جا می کنند – در عرض چند ده گیرنده نوری (مخروط). تصور می شود که آنها تشخیص جزئیات کوچک و ثابت را در یک صحنه بصری با اسکن در سراسر آنها بهبود می بخشند و به طور موثر جزئیات مکانی را به قطار سیگنال های بصری در زمان تبدیل می کنند.

مطالعات قبلی نشان داده بود که رانش چشم و سایر “حرکات ثابت چشم” در مقیاس کوچک فقط در یک مفهوم گسترده تحت کنترل شناختی هستند – به عنوان مثال، کاهش سرعت هنگام اسکن کردن در صحنه های با جزئیات دقیق تر. در مطالعه جدید، محققان شواهدی برای یک نوع کنترل دقیق‌تر پیدا کردند.

محققان با استفاده از تجهیزات حساس در آزمایشگاه دکتر روچی، انحرافات چشمی را در شش داوطلب ثبت کردند که از آنها خواسته شد تشخیص دهند کدام یک از یک جفت حروف (H در مقابل N، یا E در مقابل F) در پس‌زمینه تصادفی به آنها نشان داده می‌شود. نویز بصری بر اساس مدل‌سازی محاسباتی، دانشمندان انتظار داشتند که حرکات بهینه چشم برای تمایز بین حروف از عناصر کلیدی متمایز کننده حروف در زوایای قائم عبور کند.

بنابراین، آنها فرض کردند که یک کنترل شناختی دقیق‌تر، اگر وجود داشته باشد، در مقایسه با حرکات شدیدتر عمودی برای تمایز H در مقابل N، تمایل به هدایت رانش چشم در هر دو جهت عمودی و مورب (از چپ پایین به سمت راست بالا) دارد. تبعیض E در مقابل F.

آن‌ها دریافتند که حرکات چشم آزمودنی‌ها واقعاً تمایل به پیروی از این الگوها دارد – حتی در 20 درصد آزمایش‌هایی که در آن آزمودنی‌ها، اگرچه انتظار دیدن حرفی را داشتند، فقط صدا نشان داده شد. نتیجه اخیر نشان داد که کنترل شناختی رانش چشم می تواند صرفاً با دانش قبلی خاص از کار بینایی، مستقل از هرگونه اطلاعات بصری دریافتی، هدایت شود.

دکتر ویکتور که همچنین استاد علوم اعصاب در مؤسسه تحقیقات مغز و ذهن خانواده Feil در ویل کرنل است، می‌گوید: «این نتایج بر رابطه متقابل بین بخش‌های حسی و حرکتی بینایی تأکید می‌کند – واقعاً نمی‌توان آن‌ها را جداگانه مشاهده کرد». .

او خاطرنشان کرد که تصور می‌شود جهت حرکات ظریف چشم از نورون‌های ساقه مغز می‌آید، در حالی که دانش وظیفه احتمالاً در قسمت بالایی مغز قرار دارد: قشر مغز – که به نوعی ارتباط غیرآگاهانه بین آنها دلالت دارد.

دکتر ویکتور گفت: «آزمودنی‌ها از وظایفی که باید انجام دهند آگاه هستند، اما نمی‌دانند که چشمانشان این حرکات کوچک را انجام می‌دهند، حتی وقتی به آنها بگویید.»

او افزود، مطالعات این مسیر می‌تواند به بینش‌های بهتری نه تنها در مورد علوم اعصاب بینایی، بلکه احتمالاً به اختلالات بینایی منجر شود – که به طور سنتی به عنوان اختلالات شبکیه یا پردازش حسی در مغز دیده می‌شود.

دکتر ویکتور می‌گوید: «آنچه یافته‌های ما نشان می‌دهد این است که اختلالات بینایی گاهی اوقات ممکن است یک جزء حرکتی نیز داشته باشند، زیرا بینایی بهینه به توانایی مغز برای اجرای این حرکات بسیار کوچک بستگی دارد.