Neuronii care ne permit să vedem iluzii optice

„Iluziile sunt amuzante, dar ele sunt și o fereastră către percepție”, afirmă Hyeyoung Shin, profesor asistent de neuroștiințe la Universitatea Națională din Seoul. Shin este autorul principal al unui studiu recent publicat în Nature Neuroscience care a identificat o populație specifică de neuroni în cortexul vizual – denumiți codificatori IC – și demonstrează rolul lor direct în reprezentarea unei iluzii vizuale. Studiul este rezultatul unei colaborări între Universitatea din California, Berkeley, Institutul Allen din Seattle și Universitatea Națională din Seoul.

Contururile iluzorii sunt margini pe care le vedem, deși acestea nu există fizic. Un exemplu clasic este triunghiul Kanizsa: trei forme „Pac-Man” ne fac să percepem un triunghi alb strălucitor plasat deasupra. Dacă acoperiți formele Pac-Man cu degetele, trucul este dezvăluit: nu există nicio frontieră, doar un fundal uniform. Neurofiziologia confirmă percepția în acest caz: de peste 20 de ani, studiile efectuate pe primate și ulterior imagistica realizată pe oameni și șoareci au descris neuroni în cortexul vizual primar (V1) și în zonele vizuale superioare care răspund atât la contururile reale, cât și la cele iluzorii.

Dacă marginile nu există în stimul, creierul trebuie să le completeze. Acest lucru este dificil de explicat într-o viziune pur „de jos în sus” a percepției, în care sistemul vizual ar funcționa ca o cameră, procesând fidel intrările de la retină. Dar chiar și în primele etape, sistemul vizual nu doar înregistrează pasiv – el integrează semnalele neuronale locale și pe distanțe lungi și se bazează pe cunoștințele anterioare (cum ar fi regularitățile statistice ale lumii vizuale) pentru a ghida interpretările sale. Cu alte cuvinte, face „presupuneri” despre ceea ce vedem, bazându-se pe ceea ce deja știe.

Noul studiu identifică neuronii care codifică unele dintre aceste inferențe. Pentru a-i găsi, cercetătorii au combinat imagistica cerebrală de ultimă generație cu un test cauzal crucial: stimularea directă a neuronilor pentru a vedea ce se întâmplă.

Prima parte a studiului, realizată cu programul OpenScope al Institutului Allen, a folosit sonde de siliciu de înaltă densitate pentru a înregistra activitatea electrică la scară largă în zonele vizuale ale creierului șoarecilor, capturând activitatea a sute de neuroni cu o precizie de sub-milisecundă în timp ce șoarecii vizualizau stimuli ce includeau contururi iluzorii.

Această tehnică are o rezoluție temporală excelentă, dar nu poate distinge ușor proprietățile celulelor individuale. Astfel, echipa a înregistrat de asemenea activitatea a mii de neuroni în straturile superioare ale cortexului vizual folosind o moleculă fluorescentă sensibilă la calciu. Aceasta a produs ceea ce Hillel Adesnik de la UC Berkeley numește „imagini dinamice ale activității cerebrale unde neuroni

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România