رمزگشایی از چگونگی کدگذاری مغز برای درک رنگ و شکل

صدهاهزار رنگ و شکل مشخص وجود دارند که یک فرد می‌تواند به صورت دیداری آن را شناسایی کند، اما مغز چگونه این همه اطلاعات را پردازش می‌کند؟ دانشمندان پیش از این باور داشتند که سازمان بینایی بدن، رنگ و شکل را توسط نورون‌های متفاوتی کدگذاری کرده، و سپس آن‌ها را با هم ترکیب می‌کند. اما مطالعه‌ای جدید توسط محققان Salk، که در ژورنال Science منتشر شده است، نشان می‌دهد که نورون‌هایی وجود دارند که به طور انتخابی به ترکیب خاصی از رنگ و شکل پاسخ می‌دهند.

Edward Callaway، نویسنده‌ی ارشد این مقاله و استاد تمام آزمایشگاه نوروبیولوژی سالک، می‌گوید: حسگرهای ژنتیکی و فناوری‌های تصویربرداری جدید، به ما اجازه دادند که رابطه‌ی بین مدارهای بینایی پردازش کننده‌ی شکل و رنگ را به طور دقیق تری مورد بررسی قرار دهیم. این یافته‌ها بینش جدید و ارزشمندی درباره‌ی چگونگی اتصال و سازمان دهی مدارهای بینایی در مغز، برای ما فراهم می‌کنند.

سلول‌های حساس به نور در چشم انسان، مشابه با حسگرهای یک دوربین دیجیتال، طول موجی از نور، در یک گستره‌ی مشخص، و در یک مکان مشخص را شناسایی و جمع آوری می‌کنند. این اطلاعات سپس از طریق اعصاب بینایی به نورون‌های موجود در کورتکس بینایی منتقل می‌شوند، تا این اطلاعات را تفسیر کرده، و سپس محتویات تصویر را رمزگشایی کنند. برای مدت طولانی دانشمندان فکر می‌کردند که رنگ‌ها و شکل‌ها به طور جداگانه استخراج شده، و سپس تنها در بالاترین مراکز مغزی، با هم ترکیب می‌شوند. اما نتایج تحقیق اخیر سالک، می‌گوید که این ترکیب شدن در مراحل اولیه اتفاق می‌افتد.

محققان از فناوری‌های تصویربرداری، در ترکیب با حسگرهای بیان شده‌ی ژنتیکی، برای مطالعه‌ی عملکرد هزاران نورون دخیل در پردازش رنگ و شکل در کورتکس بینایی اولیه، استفاده کردند. در طی دوره‌های ضبط طولانی مدت، تقریبا 500 ترکیب ممکن از رنگ و شکل مورد استفاده قرار گرفتند تا بهترین محرک ممکن برای فعال کردن هر نورون فعال بینایی، پیدا شود.

تیم تحقیقاتی دریافت که نورون‌های بینایی به طور انتخابی به شکل و رنگ در راستای یک پیوستگی خاص، پاسخ می‌دهند. در حالی که برخی نورون‌ها تنها به وسیله‌ی یکی از این‌ها (رنگ یا شکل‌) فعال می‌شدند، بسیاری از نورون‌های دیگر مسئول پاسخ گویی به یک شکل و رنگ مشخص، به طور همزمان بوده‌اند. این یافته‌ها در تضاد با تصور گذشتگان درباره‌ی چگونگی پردازش‌های بینایی، می‌باشد.

Peichao Li، همکار نویسنده و دانشجوی فوق دکترای آزمایشگاه کالاوی، می‌گوید: مغز ما اطلاعات بینایی را به طور بسیار کارآمدی رمزگذاری می‌کند و این کار را با استفاده از مدارهایی انجام می‌دهد که به طور هوشمندانه‌ای طراحی شده اند. برخلاف آنچه در کلاس‌های درس تدریس می‌شود (که رنگ و شکل در سازمان اولیه کورتکس بینایی، به طور جداگانه پردازش شده و سپس توسط مکانیزم‌های ناشناخته‌ای در مراحل بعدی با هم ترکیب می‌شوند)، مغز رنگ و شکل را به طور سازمان یافته‌ای با هم رمزگذاری می‌کند.

کالاوی می‌گوید: در 20 سال گذشته، من می‌خواستم بدانم که سیستم بینایی چگونه رنگ‌ها را پردازش می‌کند، به همین دلیل این یافته‌ها برای من بسیار هیجان انگیز هستند. این کشف جدید، بستر مناسبی فراهم می‌کند تا ما درک کنیم که مدارهای عصبی چگونه محاسباتی انجام می‌دهند که در نهایت به بینایی رنگی ختم می‌شود. بی صبرانه منتظر هستیم که بر مبنای این یافته‌ها چگونگی همکاری نورون‌ها برای استخراج رنگ و شکل در کورتکس بینایی را مشخص کنیم.

منبع: medicalxpress