Почему наши глаза видят четко даже при беге или прыжках

Почему наше зрение остается четким даже при быстром движении? Исследование, проведенное нейробиологами из Института науки и технологий Австрии под руководством профессора Максимилиана Йёша, выявило механизм, который исправляет визуальные искажения, вызванные движением. Результаты опубликованы в журнале Nature Neuroscience.

Как мозг корректирует изображение

Видеокамеры сталкиваются с проблемой размытия при съемке динамичных сцен, но человеческий глаз сохраняет четкость даже в движении. Исследователи обнаружили, что особая область мозга предсказывает и минимизирует искажения на ранних этапах обработки визуальной информации.

Ученые Томас Вега-Зунига, Антон Сумсер и Ольга Симонова изучили работу вентрального бокового ядра геникуляции — части таламуса, которая объединяет моторные и сенсорные сигналы. Этот механизм позволяет глазам отличать собственное движение от движения окружающего мира, стабилизируя восприятие.

«Мы выяснили, что коррекция изображений происходит очень рано, во время визуальной обработки и до передачи информации в другие области мозга. Мозг как бы предсказывает, что увидит. Это открытие меняет представление о том, как мозг компенсирует движение», — объясняет Максимилиан Йёш. 

Чтобы понять, как это работает, представьте съемку гонки «Формулы-1». Чтобы кадры не размывались, камеры используют быструю выдержку, когда затвор камеры открывается и закрывается очень быстро, например, за 1/1000 секунды. Это позволяет «заморозить» движение и получить четкое изображение без размытия. Мозг действует аналогично, заранее прогнозируя искажения и корректируя их в режиме реального времени.

Ранее считалось, что корректировка происходит на поздних этапах обработки зрительных данных, в коре головного мозга. Однако новое исследование показывает, что компенсация начинается гораздо раньше — в самом таламусе. Это объясняет, почему наше зрение остается стабильным даже в быстром движении.

Ученые использовали — двухфотонный микроскоп визуализации кальция. Чтобы выяснить, как проходит процесс, они ввели в нейроны специальный флуоресцентный краситель, который начинает светиться, когда сталкивается с кальцием. Затем мощный микроскоп, использующий два лазерных луча, смог зафиксировать это свечение. Микроскоп позволил наблюдать за работой мозга у бодрствующих мышей, находящихся в виртуальной реальности. Данные эксперимента подтвердили, что часть таламуса получает сигналы от двигательных команд мозга и корректирует зрительные искажения до того, как они передаются в кору.

«Исследование стало настоящим прорывом, так как мы использовали много различных методов, чтобы понять детальный механизм. Я считаю, что открытие может привести к новым способам лечения проблем со зрением», — добавил Максимилиан Йёш