Hur organiseras den visuella cortexen?

All synlig information som människans sinne mottar behandlas av en del av hjärnan som kallas visuell cortex. Den visuella cortex är en del av det yttersta lagret av hjärnan, cortexen, och ligger vid den bakre delen av den occipitala loppen, helt enkelt sätts i den nedre delen av hjärnan. Den visuella cortex får sin information via projektioner som sträcker sig hela vägen från hjärnan från ögonbollarna. Utsprången passerar först genom en mellanliggande punkt i mitten av hjärnan, en mandelliknande klump som kallas den laterala genikulära kärnan eller LGN. Därifrån projiceras de till visuell cortex för behandling.

Visuell cortex är uppdelad i fem områden, märkta V1, V2, V3, V4 och MT, som ibland kallas V5. V1, som ibland kallas striatcortex på grund av dess randiga utseende när de färgas och placeras under ett mikroskop, är överlägset största och viktigaste. Det kallas ibland primär visuell cortex eller område 17. De andra visuella områdena kallas extrastriat cortex. V1 är en av de mest omfattande studerade och förstådda områdena i den mänskliga hjärnan.

Vl är ett ungefär 0,07 tum (2 mm) tjockt hjärnskikt med omkring området av ett indexkort. Eftersom den är uppskruvad, är volymen endast några få kubikcentimeter. Neuronerna i V1 är organiserade både på lokal och global nivå, med horisontella och vertikala organisationssystem. Relevanta variabler som ska abstraheras från de raka sensoriska data inkluderar färg, form, storlek, rörelse, orientering och andra som är mer subtila. Den parallella beräkningen i den mänskliga hjärnan betyder att det finns vissa celler som aktiveras av närvaron av färg A, andra aktiveras av färg B osv.

Det mest uppenbara organisatoriska protokollet i V1 är det för horisontella lager. Det finns sex huvudlager, märkta med romerska siffror som jag till och med VI. Jag är det yttersta lagret längst bort från ögonbollarna och LGN, vilket följaktligen får det minsta antal direktprojektioner som innehåller visuella data. De tjockaste nerverna från LGN projiceras i skikten V och VI, vilka själva innehåller nerver som sänder tillbaka till LGN, som bildar en återkopplingsslinga. Feedback mellan avsändaren av visuell data (LGN) och dess processor (V1) är till hjälp för att förtydliga typen av tvetydiga sinnena.

Rå sensoriska data kommer från ögonen som ett ensemble av nervbränningar som heter en retinotopkarta. Den första serien av neuroner är konstruerad för att utföra relativt elementära analyser av sensoriska data. En samling neuroner som är konstruerade för att detektera vertikala linjer kan aktiveras när ett kritiskt tröskel för visuella “pixlar” visar sig vara konfigurerat i ett vertikalt mönster. Processorer på högre nivå gör sina “beslut” baserat på förbehandlade data från andra neuroner, till exempel kan en samling neuroner som är avsedda att upptäcka hastigheten på ett objekt vara beroende av information från neuroner som är avsedda att upptäcka objekt som separata enheter från deras bakgrund.

Ett annat organisationsschema är den vertikala eller kolumna, neurala arkitekturen. En kolumn sträcker sig genom alla vågräta skikt och består vanligtvis av neuroner som har funktionella likheter, (“neuroner som brinner ihop, sammanfogar”) och gemensamheter i deras förspänningar. En kolumn kan till exempel acceptera information uteslutande från höger ögonglob, den andra till vänster. Kolumner har vanligtvis subkolumner, som kallas makrokolumner respektive mikrokolumner. Mikrokolumner kan vara så små att de innehåller endast hundra enskilda neuroner.

Att studera detaljerna i informationsbehandling i den mänskliga hjärnan är svårt på grund av det komplicerade, ad hoc och till synes rotiga sättet i vilket primathjärnorna utvecklats, liksom den komplexa natur som någon hjärna säkert kommer att visa på grund av sin stora uppgift. Selektiv skada av visuell cortex hos djur är historiskt ett av de mest produktiva (och kontroversiella) sätten att undersöka neuralt fungerande, men forskare har nyligen utvecklat verktyg för att selektivt avaktivera eller aktivera specifika hjärnområden utan att skada dem. Upplösningen av hjärnskanningsanordningar ökar exponentiellt, och algoritmerna ökar i sofistikering för att hantera översvämningen av datakarakteristiken för kognitiv vetenskap. Det är inte otänkbart att föreslå att vi en dag kommer att kunna förstå den visuella cortexen i sin helhet.