Результаты, опубликованные в журнале eLife, помогают пролить свет на эволюцию человеческого мозга и могут объяснить, почему одни люди лучше видят оптические иллюзии, чем другие.Неокортекс — этот внешний морщинистый слой — мозга млекопитающих имеет области первичного и более высокого порядка для зрения, слуха и осязания. В каждом случае первичные области получают сенсорную информацию от таламуса, а области более высокого порядка обрабатывают эту информацию. Ученые давно предполагали, что размеры этих областей не зависят друг от друга — отчасти потому, что приматы имеют более крупные области более высокого порядка по сравнению с другими животными.
Около десяти лет назад исследовательская группа О’Лири обнаружила, что ген под названием Emx2 контролирует размер первичной зрительной области неокортекса. С тех пор лаборатория изучала развитие и организацию зрительной коры, инактивируя Emx2. Совсем недавно команда поинтересовалась, что случилось с областями более высокого порядка, когда были изменены основные области.
«Мы хотели знать, как затрагиваются области более высокого порядка, когда зрительная кора необычно велика или необычно мала, чтобы лучше понять, как структура коры формируется во время разработки», — говорит Андреас Зембжицки, старший научный сотрудник лаборатории О’Лири. и первый автор статьи.Зембжицки и О’Лири увеличивали или уменьшали активность Emx2 у мышей, чтобы увеличить или уменьшить основные области зрения. Затем они измерили размер визуальных областей более высокого порядка.
В каждом случае области более высокого порядка увеличивались или уменьшались прямо пропорционально основным областям — например, когда основная область была на 150 процентов больше, области более высокого порядка также были примерно в полтора раза больше.«Это действительно было большим сюрпризом», — говорит Зембжицки. Это открытие указывает на то, что в ходе эволюции структуры более высокого порядка, вероятно, не увеличивались в размерах непропорционально с соответствующими первичными областями.
Новые результаты также предполагают, что люди с более крупными первичными сенсорными порядками, вероятно, имеют более крупные соответствующие области более высокого порядка. Это важно, потому что существует огромная изменчивость — до 300 процентов — в размерах основных зрительных областей человека.Недавно ученые обнаружили, что людей с меньшими первичными зонами зрения чаще и сильнее вводят в заблуждение оптические иллюзии.
Точно так же, чем больше ваша основная визуальная область, тем лучше вы интерпретируете оптические иллюзии.«Поскольку размер первичной области и размер областей более высокого порядка связаны, мы ожидаем, что у этих людей также есть более крупные визуальные области высокого порядка, и это помогает им ясно видеть иллюзию», — говорит Зембжицки.
Помимо всего населения, нарушения в размере и структуре первичных сенсорных областей были связаны с заболеваниями, включая аутизм. «В свете наших результатов определенно стоит учесть, что дефицит областей более высокого порядка также может способствовать развитию болезней», — добавляет он.Поскольку текущая работа проводилась на мышах, О’Лири и Зембжицки хотят подтвердить связь у людей, используя сканирование мозга для измерения естественных вариаций в неокортикальных областях и поиска потенциальных связей с заболеванием.Другими исследователями, участвовавшими в исследовании, были Адам М. Стокер, Аксель Лейнгартнер, Сэцуко Сахара, Шен-Джу Чоу и Скотт Мэй из Института Солка; Валерий Калацкий и Майкл Страйкер из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.
Работа была поддержана кафедрой молекулярной нейробиологии Винсента Дж. Коутса в Институте биологических наук Солка.