Американские и бразильские нейрофизиологи научили обезьян видеть электронные "галлюцинации", передаваемые непосредственно в мозг с помощью вживленных электродов, что позволило ученым создать карту зрительных нейронов, определяющих цвет и размер виртуального изображения, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Зрительная кора мозга сохраняет свои свойства в течение многих лет после потери зрения из-за повреждения глаз. Кроме того, нейроны в этой области расположены в виде упорядоченной матрицы на поверхности коры в затылочной доле мозга. Это значительно упрощает подключение к ним электродов от искусственного глаза, так как в этом случае необходимо лишь минимальное хирургическое вмешательство.

Питер Шиллер (Peter Schiller) из Массачусетского технологического института (США) и его коллеги составили карту зрительной коры мозга макаки, проследив за тем, как животное реагирует на сигналы, которые передавались в мозг при помощи сотни электродов. Биологи стимулировали отдельные зоны коры, а затем следили за движением глаз приматов.

Это не первое исследование в этой области: в 2007 году группа ученых под руководством Джона Пезариса (John Pezaris) из Гарвардской медицинской школы вживила несколько электродов в таламус - глубинный отдел мозга, к которому подключены зрительные нервы - в мозге двух макак. Исследователи стимулировали эту область при помощи электрического сигнала, который эмулировал движение световой точки. Зрачки обезьян при стимуляции их током двигались также, как и когда они следили за реальным "зайчиком".

В ходе своего эксперимента Шиллер и его коллеги выводили на темный экран компьютера несколько светлых пятен. Животное должно было выбрать тот объект, который был более контрастным или больше по размеру, чем другие светлые участки. Если макака выбирала правильное пятно, ученые выдавали ей кусочек корма или стакан яблочного сока. В некоторых случаях одно из пятен заменялось виртуальным изображением, которое передавалось в зрительную кору при помощи электродов.

В целом, приматы выбирали правильный ответ в большинстве случаев, если контрастность или размеры электронного или настоящего пятна были хорошо различимы. В случае, если ученые подавали одинаковый сигнал на два разных участка, обезьяна пыталась определить правильный объект наугад.

Затем биологи расширили эксперимент. Они "нарисовали" несколько реальных и виртуальных пятен, раскрашенных в разные цвета, и поместили их на цветной фон. Макаки неплохо справлялись с этими задачами, но только в том случае, если "правильное" пятно не сливалось по цвету вместе с фоном.

После этого ученые оценили, насколько ярко обезьяны "видят" эти пятна. Оказалось, что электрическая стимуляция привела к появлению тусклого цветного пятна на ярком фоне на 84% участков зрительной коры. В 16% случаев все было наоборот - появлялось яркое пятно на блеклом фоне.

Ученые свели результаты всех экспериментов воедино и составили карту нейронов в зрительной коре мозга. На базе этой карты они разработали проект примитивнейшего искусственного глаза разрешением в 256 световых точек, который они планируют подключить к мозгу обезьяны. Этот глаз представляет собой специальную камеру, которая преобразует цифровое изображение, поделенное на 256 фрагментов, в пакет электрических импульсов, "понятных" мозгу приматов.

По предположениям ученых, полноценной светочувствительности можно достичь, если расширить набор индивидуальных "точек" до 1,22 тысячи электродов.

Последние новости

Популярные новости