У повсякденному житті ми регулярно звертаємо увагу на кілька важливих об'єктів, коли дивимося на що-небудь. Ми навіть в змозі зробити це, поки ми робимо рухи очей, щоб стежити за іншою частиною зображення або «сцени». Так само, як переміщення камери переміщує місце розташування об'єктів на дисплеї камери, кожен рух очей переміщує представлення зорової сцени на сітківці (поверхня рецептора ока).
Нейробіологи Тао Яо, Стефан Треу і Б. Суреш Крішна з Німецького центру приматів (ДПЗ) в Геттінгені, Німеччина, хотіли зрозуміти нейронні механізми, які дозволяють нам зберігати увагу на важливих об'єктах, навіть коли візуальне уявлення переміщається по сітківці з кожним рух очей. Їх дослідження показує, що мозок макаки-резусу швидко і ефективно перемикає увагу з кожним рухом очей добре синхронізованим чином.
Оскільки люди і мавпи демонструють дуже схожі рухи очей і зорову функцію, ці дані, швидше за все, будуть узагальнені на мозок людини. Отримані результати можуть допомогти зрозуміти розлади, такі як шизофренія, просторове ігнорування та інші порушення.
Око людини (і мавпи) можна уявити як камеру: світло проникає в око і падає на сітківку, де воно перетворюється на нервову активність, яка інтерпретується нашим мозком, щоб дати нам відчуття зору.
Центральна частина сітківки спеціалізується на більш чутливому баченні більш високого дозволу, ніж прикордонні області. Тому під час природного бачення ми переглядаємо сцену, переміщуючи око два-три рази на секунду, щоб її центр потрапляв на різні частини сцени. Водночас ми також приділяємо увагу важливим частинам сцени: наприклад, мати може дивитися по всій сцені, навіть коли вона продовжує звертати увагу на свою дитину.
Приділення уваги дитині вимагає, щоб мозок покращував обробку нейронів, які реагують на дитину. Однак це створює складну проблему для мозку при русі очей, тому що при кожному русі очей зображення дитини падає на інше місце сітківки. Оскільки різні місця сітківки стимулюють різні зорові нейрони в мозку, це означає, що один набір зорових нейронів реагує на дитину перед рухом очей, в той час як інший другий набір нейронів реагує на дитину після руху очей.
Таким чином, щоб оптимально підтримувати увагу до дитини, мозок повинен посилити реакцію першого набору нейронів прямо до початку руху очей, а потім переключитися на посилення відповідей другого набору нейронів, коли рух очей закінчується. Тим не менш, чи є перемикачі уваги швидкими і добре синхронізованими з рухами очей, невідомо, оскільки час перемикання уваги ніколи не вимірювався досі.
Щоб відповісти на це, нейробіологи Дао Яо, Стефан Треу і Суреш Крішна з Німецького центру приматів (ДПЗ) вивчили відповіді багатьох одиночних нейронів у мозку двох макак-резусів, поки вони брали участь в експерименті. Щоб виміряти активність одиночних нейронів, вчені вставили електроди, більш тонкі, ніж людське волосся в мозок мавп, і зафіксували електричну активність нейронів.
Оскільки мозок не чутливий до болю, ця вставка електродів була безболісна для тварин. Завдяки запису з окремих нейронів в області мозку мавпи, відомої як область MT, вчені змогли показати, що підвищення уваги дійсно перемикається з першого набору нейронів на другий набір нейронів швидким і синхронізованим чином. Тому посилення уваги в мозку своєчасно, щоб підтримувати просторову увагу до відповідних стимулів, щоб їх можна було оптимально відстежувати і обробляти через саккади - швидкі, узгоджені рухи очей, що відбуваються одночасно і в одному напрямку.
«Наше дослідження показує, як мозок примату здатний приділяти увагу відповідним об'єктам, навіть роблячи часті рухи очей», - говорить Дао Яо, перший автор публікації. Він підтримує ідею про те, що система візуальної уваги і система руху очей працюють синхронно, добре скоординовано.
"Наші результати відповідають на кілька важливих питань про те, як сенсорні і моторні частини мозку взаємодіють і координуються один з одним. Крім того, оскільки координована сенсомоторна функція, як відомо, порушується при шизофренії, просторовому ігноруванні та інших порушеннях мозку, наші результати можуть допомогти поліпшити розуміння цих захворювань ", - говорить Дао Яо.