Regos žievė — kas tai? Funkcijos, struktūra ir tyrimai

Regos žievė: sužinokite apie jos struktūrą, funkcijas ir naujausius tyrimus — nuo kraštų, judesio ir spalvų detektorių iki EEG, fMRI ir Nobelio atradimų.

Regos žievė yra smegenų dalis, kuri leidžia matyti. Ji yra plona (apie 1,5–2 mm), tačiau funkciniu požiūriu labai sudėtinga ir ypač išsivysčiusi primatų smegenyse: Beždžionių ir žmogbeždžionių regos žievė užima didelę smegenų dalį. Fiziškai regos žievė išsidėstžiusi smegenų gale, pakaušinėje skiltyje, ir atitinka Brodmano plotą 17 (kartais vadinamą V1 arba pirminė regos žievė).

Davidas Hubelis ir Torstenas Wieselis daugelį metų tyrinėjo regos žievę. Už atradimus, susijusius su informacijos apdorojimu regos sistemoje, jie 1981 m. gavo Nobelio fiziologijos ar medicinos premiją. Jų darbai aiškiai parodė, kaip neuronai atpažįsta orientacijas, judesį ir akių tarpusavio ryšį, taip pat įrodė ankstyvosios vystymosi stadijos svarbą regos funkcijų formavimuisi.

1. Septintajame ir aštuntajame dešimtmetyje jie tyrinėjo, kaip vystosi regos sistema. Jie tyrinėjo smegenų regos žievės dalis, kurios gauna signalus iš dešinės arba kairės akies.
2. Jų darbe aprašoma, kaip smegenys apdoroja akies signalus, kad sukurtų kraštų detektorius, judesio detektorius, stereoskopinius gylio detektorius ir spalvų detektorius. Tai yra regimosios scenos sudedamosios dalys.

Funkcijos

Regos žievė atlieka kelias pagrindines funkcijas, kurios kartu leidžia suvokti vaizdą:

• Receptorių sintezė ir retinotopija: V1 gauna signalus iš tinklainės per talamą (lateralinį genikulatą) ir išsaugo erdvinę informaciją, taikydama retinotopinį žemėlapį su fovealiniu padidėjimu.
• Orientacijos ir kraštų aptikimas: specializuoti neuronai (simple, complex cells) reaguoja į tam tikroje padėtyje esančias linijas ir kampus.
• Spalvų ir formos apdorojimas: V4 ir kiti ventralinio kelio („ką?“) regionai dalyvauja spalvų suvokime ir objektų atpažinime.
• Judėjimo aptikimas: MT/V5 ir dorzalinis kelias („kur?/kaip?“) apdoroja judesio informaciją ir erdvinį judėjimą.
• Stereopsizė: dviejų akių signalų integracija suteikia gylio suvokimą.

Struktūra

Regos žievė yra sluoksniuota (I–VI sluoksniai) ir pasižymi aiškiu citologiniu išdėstymu (Brodmano sritis 17). Svarbūs struktūriniai ypatumai:

• Kolonėlės: ocular dominance kolonėlės rodo dominuojančią akį, o orientacijos kolonėlės – tam tikrą kampą arba linijos kryptį.
• Retinotopinis žemėlapis: tinklainės vietos išsidėsto regos žievėje taip, kad artimos tinklainės vietos atitinka artimas žievės sritis; foveos centras užima palyginti didelę žievės dalį.
• Hierarchija: informacija teka iš pirminės regos žievės (V1) į antrines (V2, V3) ir specializuotas sritis (V4 spalvai, MT/V5 judesiui), išsidėsčiusias ventraliniu ir dorzaliniu keliais.
• Vesselinė aprūpa: pagrindinis kraujagyslių tiekimas vyksta per galinę smegenų arteriją, todėl jos sutrikimas gali lemti pakaušio infarktą ir regos deficitus.

Vystymasis ir plastika

Hubelio ir Wieselio darbai parodė, kad regos žievė turi kritinius vystymosi periodus: ankstyvosios pradinės patirtys (pvz., abipusio regėjimo blokuotė) gali nuolatos pakeisti akių dominavimą ir regos funkciją (ambliopija). Tačiau tam tikras regeneracinis ir kompensacinis potencialas išlieka per visą gyvenimą — tai svarbu reabilitacijai po sužalojimų ar regėjimo sutrikimų.

Klinikinė reikšmė

Regos žievės pažeidimai sukelia skirtingus defektus, priklausomai nuo lokalizacijos:

• Kortikalinė akluma: visiškas arba dalinis regėjimo netekimas dėl abipusio arba vienpusio V1 pažeidimo.
• Vizualinė agnozė: objekto atpažinimo sutrikimas nepaisant išlikusio akies funkcionalumo (dažnai ventralinio kelio pažeidimas).
• Prosopagnozė: veidų atpažinimo praradimas, susijęs su specializuotomis ventralinių sričių funkcijomis.
• Achromatopsija ir akinetopsija: spalvos arba judesio suvokimo praradimas, susiję su V4 arba MT pažeidimu.

Tyrimai ir metodai

Atliekant pirminės regos žievės tyrimus galima įrašyti veikimo potencialus iš elektrodų, esančių kačių, šeškų, žiurkių, pelių ar beždžionių smegenyse. Signalus galima registruoti ir už gyvūno ribų, naudojant EEG, MEG arba fMRI. Šiais metodais informacija renkama neinvazinės prieigos būdu, o kiekvienas metodas turi savo privalumų:

• Vieno neurono registracija: aukšta erdvinė ir laikinė raiška — leidžia tirti receptyvines laukus, orientacijos ir judesio jautrumą.
• Lokalinė lauko potencialų (LFP) ir daugialypės vienetų analizė: atskleidžia kollektinius sužadinimus ir tinklų oscillacijas.
• EEG/MEG: neinvaziniai metodai su puikia laiko raiška, tinkantys tirti impulsų dinamiką.
• fMRI: leidžia atlikti retinotopinį žemėlapiavimą žmogui ir atsekti, kurios regionų grupės reaguoja į spalvą, formą ar judesį.
• Optinė vaizdinė registracija, TMS ir lesionų tyrimai: padeda atskleisti funkcines koreliacijas ir priežastinius ryšius tarp žievės sričių ir regos suvokimo.

Tyrimai sukuria išsamų regos žievės veikimo vaizdą — nuo ląstelinio lygmens detalių iki viso erdvinio ir dinaminio suvokimo mechanizmų. Tai turi svarbių taikymų neurologijoje, oftalmologijoje, kognityvinėje neuromokslinėje ir dirbtinio regėjimo technologijose.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra regos žievė?

K: Kas atliko regos žievės tyrimus?

K: Kokius tyrimus jie atliko?

Klausimas: Kaip mokslininkai gali tirti pirminės regos žievės veiklą?

K: Kokio storio yra žmogaus regos žievė?

K: Kokį apdovanojimą gavo Hubelis ir Wieselis už atradimus apie informacijos apdorojimą regos sistemoje?

Paieška pagal raidę