Αναζήτηση / Search

  
Νευροεπιστήμες - 6. Όραση
Νευροεπιστήμες - 6. Όραση
Νευροεπιστήμες - 6. Όραση
Νευροεπιστήμες - 6. Όραση
Νευροεπιστήμες - 6. Όραση
Νευροεπιστήμες - 6. Όραση
Νευροεπιστήμες - 6. Όραση

 

 

Περιεχόμενα/Contents

Νευροεπιστήμες: Οι επιστήμες του εγκεφάλου
• Εισαγωγή
• 1. Νευρικό σύστημα
• 2. Νευρώνες και δυναμικό ενέργειας
• 3. Χημικοί μεταφορείς σήματος
• 4. Φάρμακα και εγκέφαλος
• 5. Αφή και πόνος
• 6. Όραση
• 7. Κίνηση
• 8. Ανάπτυξη του νευρικού συστήματος
• 9. Δυσλεξία
• 10. Πλαστικότητα
• 11. Μάθηση και μνήμη
• 12. Στρες
• 13. Το ανοσοποιητικό σύστημα
• 14. Ύπνος
• 15. Εγκεφαλική απεικόνιση
• 16. Νευρωνικά δίκτυα και τεχνητοί εγκέφαλοι
• 17. Όταν κάτι πάει στραβά
• 18. Νευροηθική
• 19. Εκπαίδευση και επαγγελματικός προσανατολισμός
• 20. Άλλες βιβλιογραφικές πηγές και ευχαριστίες

 

Οι άνθρωποι είναι πολύ «οπτικά όντα» καθώς διαρκώς χρησιμοποιούν τα μάτια τους για να πάρουν αποφάσεις σχετικά με τον κόσμο. Με μάτια που κοιτούν μπροστά, όπως τα άλλα πρωτεύοντα, χρησιμοποιούμε την όραση για να καταλάβουμε τις πολλαπλές απόψεις του κόσμου γύρω μας. Το φως είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας που εισέρχεται στα μάτια μας, όπου δρα σε φωτοϋποδοχείς στον αμφιβληστροειδή. Έτσι πυροδοτούνται διεργασίες μέσω των οποίων παράγονται νευρικές ώσεις, οι οποίες ταξιδεύουν στα μονοπάτια και στα δίκτυα του οπτικού εγκεφάλου. Διακριτά μονοπάτια στο μεσεγκέφαλο και στον εγκεφαλικό φλοιό διαμεσολαβούν διαφορετικές οπτικές λειτουργίες – ανιχνεύουν και αναπαριστούν την κίνηση, το σχήμα, το χρώμα και άλλα διακριτικά γνωρίσματα του οπτικού κόσμου. Κάποιες από αυτές τις λειτουργίες, αλλά όχι όλες, φτάνουν στη συνείδηση. Στο φλοιό, νευρώνες σε ένα μεγάλο αριθμό διακριτών οπτικών περιοχών είναι ειδικοί στο να λαμβάνουν διαφορετικά είδη οπτικών αποφάσεων.

Το φως στο μάτι

Το φως εισέρχεται στο μάτι μέσω της κόρης και εστιάζεται μέσω του κερατοειδή χιτώνα και του φακού, στον αμφιβληστροειδή, στο πίσω μέρος του ματιού. Η κόρη περιβάλλεται από τη χρωμοφόρο ίριδα που μπορεί να διαστέλλεται ή να συστέλλεται, κάνοντας την κόρη μεγαλύτερη ή μικρότερη καθώς αλλάζουν τα επίπεδα του φωτός. Είναι λογικό να υποθέσουμε ότι το μάτι λειτουργεί σα φωτογραφική μηχανή, που σχηματίζει μία «εικόνα» του κόσμου, αλλά αυτό από πολλές απόψεις είναι μία παραπλανητική μεταφορά. Πρώτον, ποτέ δεν υπάρχει μία στατική εικόνα καθώς τα μάτια κινούνται διαρκώς. Δεύτερον, ακόμη και αν μια εικόνα στον αμφιβληστροειδή έστελνε μία άλλη εικόνα στον εγκέφαλο, για να δούμε αυτή τη δεύτερη εικόνα, θα χρειαζόμασταν έναν άλλο άνθρωπο για να την κοιτάξει – έναν άνθρωπο μέσα στον εγκέφαλο! Για να αποφύγουμε μία ατελείωτη παλινδρόμηση χωρίς καμία πραγματική ερμηνεία, προσπαθούμε να αντιμετωπίσουμε το πραγματικά μεγάλο πρόβλημα που ο οπτικός εγκέφαλος πρέπει να λύσει – πώς δηλαδή, χρησιμοποιεί τα κωδικοποιημένα μηνύματα από τα μάτια, για να τα ερμηνεύσει και να λάβει αποφάσεις σχετικά με τον οπτικό κόσμο.

Το ανθρώπινο μάτι. Το φως που εισέρχεται στο μάτι, εστιάζεται από το φακό στον αμφιβληστροειδή, στο πίσω μέρος του ματιού. Οι υποδοχείς στο σημείο αυτό ανιχνεύουν την ενέργεια και με μία διαδικασία μεταγωγής σήματος, θέτουν σε εφαρμογή δυναμικά ενέργειας, που ταξιδεύουν στο οπτικό νεύρο.

Από τη στιγμή που το φως θα εστιαστεί στον αμφιβληστροειδή, τα 125 εκατομμύρια φωτοϋποδοχέων στην επιφάνεια του αμφιβληστροειδή αντιδρούν στο φως που τους χτυπάει, παράγοντας μικροσκοπικά ηλεκτρικά δυναμικά. Αυτά τα σήματα περνούν μέσω συνάψεων σε ένα δίκτυο κυττάρων στον αμφιβληστροειδή και στη συνέχεια ενεργοποιούν γαγγλιακά κύτταρα του αμφιβληστροειδή, οι άξονες των οποίων συγκεντρώνονται και σχηματίζουν το οπτικό νεύρο. Οι ίνες αυτές εισέρχονται στον εγκέφαλο, όπου μεταδίδουν δυναμικά ενέργειας σε διαφορετικές οπτικές περιοχές με διακριτές λειτουργίες.

Ο αμφιβληστροειδής. Το φως περνά από τις ίνες του οπτικού νεύρου και από ένα δίκτυο κυττάρων (π.χ. δίπολων κυττάρων) για να φτάσει στα ραβδία και τα κωνία στο πίσω μέρος του αμφιβληστροειδούς.

Πολλά πράγματα είναι γνωστά σχετικά με αυτά τα πρώιμα στάδια επεξεργασίας της οπτικής πληροφορίας. Οι πολυπληθέστεροι φωτοϋποδοχείς, τα ραβδία, είναι περίπου 1000 φορές πιο ευαίσθητοι στο φως, σε σύγκριση με την άλλη λιγότερο πολυάριθμη κατηγορία φωτο-υποδοχέων, τα κωνία. Γενικολογώντας, μπορεί να ισχυριστούμε ότι το βράδυ βλέπουμε με τα ραβδία και την ημέρα με τα κωνία. Υπάρχουν τρία είδη κωνίων, ευαίσθητα σε διαφορετικά μήκη κύματος του φωτός. Είναι υπεραπλούστευση να πούμε ότι τα κωνία απλά παράγουν την έγχρωμη όραση – αλλά τα κύτταρα αυτά είναι ζωτικής σημασίας για την αντίληψη των χρωμάτων. Αν υπερεκτεθούν σε ένα φάσμα φωτός, οι χρωστικές ουσίες των κωνίων προσαρμόζονται και στη συνέχεια συμβάλλουν λιγότερο στην αντίληψη του χρώματος για μικρό χρονικό διάστημα (βλ. Πείραμα για τη προσαρμογή στο φως).

Τα τελευταία 25 χρόνια, έγιναν σημαντικές ανακαλύψεις σχετικά με τη διαδικασία της φωτομετατροπής (η μετατροπή του φωτός σε ηλεκτρικά σήματα στα ραβδία και στα κωνία), το γενετικό υπόβαθρο της αχρωματοψίας που οφείλεται στην απουσία συγκεκριμένων οπτικών χρωστικών, τη λειτουργία του δικτύου του αμφιβληστροειδούς και την παρουσία δύο διαφορετικών τύπων γαγγλιακών κυττάρων. Περίπου το 90% αυτών των κυττάρων είναι πολύ μικρά, ενώ ένα άλλο 5% είναι μεγάλα κύτταρα, τα κύτταρα τύπου-M ή μεγαλοκύτταρα. Θα δούμε αργότερα ότι συγκεκριμένες περιπτώσεις δυσλεξίας (Κεφάλαιο 9) οφείλονται σε διαταραχές των κυττάρων τύπου-Μ.

Τα επόμενα βήματα στην οπτική επεξεργασία

Το οπτικό νεύρο κάθε ματιού προβάλλει στον εγκέφαλο. Οι νευρικές ίνες διασταυρώνονται σε μία δομή, που λέγεται οπτικό χίασμα. Οι μισές από αυτές «περνούν» στην άλλη πλευρά, όπου συνδέονται με τις άλλες μισές που δε «διέσχισαν το δρόμο» από το άλλο οπτικό νεύρο. Αυτές οι δεσμίδες ινών μαζί σχηματίζουν τις οπτικές ταινίες, που τώρα περιέχουν ίνες και από τα δύο μάτια και προβάλλουν (μέσω συνάψεων σε μία δομή που λέγεται έξω γονατώδης πυρήνας) στον εγκεφαλικό φλοιό. Αυτό είναι το σημείο που δημιουργούνται οι εσωτερικές «αναπαραστάσεις» του οπτικού χώρου γύρω μας. Όπως και με την αφή (προηγούμενο Κεφάλαιο), η αριστερή πλευρά του οπτικού κόσμου εντοπίζεται στο δεξί ημισφαίριο και η δεξιά πλευρά στο αριστερό. Αυτή η νευρωνική αναπαράσταση δέχεται πληροφορίες και από τα δύο μάτια και έτσι τα κύτταρα στις οπτικές περιοχές στο πίσω μέρος του εγκεφάλου (οι επονομαζόμενες περιοχές V1, V2 κλπ.) μπορούν να ενεργοποιηθούν ως απάντηση σε μία εικόνα από οποιοδήποτε μάτι. Η κατάσταση αυτή ονομάζεται διόφθαλμη όραση.

Tα μονοπάτια από το μάτι προς τον εγκέφαλο.

Ο οπτικός φλοιός αποτελείται από έναν αριθμό περιοχών, που ασχολούνται με διάφορα γνωρίσματα του οπτικού κόσμου, όπως το σχήμα, το χρώμα, η κίνηση, η απόσταση, κλπ. Τα κύτταρα στις περιοχές αυτές οργανώνονται σε στήλες. Μία σημαντική έννοια για τα οπτικά ενεργά κύτταρα είναι το υποδεκτικό πεδίο – η περιοχή του αμφιβληστροειδή στην οποία τα κύτταρα θα αποκριθούν καλύτερα σε ένα συγκεκριμένο είδος ερεθίσματος. Στην περιοχή V1, περιοχή του φλοιού που διενεργείται το πρώτο στάδιο της επεξεργασίας, οι νευρώνες απαντούν καλύτερα σε γραμμές ή γωνίες με συγκεκριμένο προσανατολισμό. Μία ενδιαφέρουσα μελέτη έδειξε ότι όλοι οι νευρώνες μιας στήλης πυροδοτούν απαντώντας σε γραμμές ή γωνίες με τον ίδιο προσανατολισμό, ενώ η γειτονική στήλη απαντά καλύτερα σε ελαφρώς διαφορετικό προσανατολισμό, κ.ο.κ. σε όλη την επιφάνεια της V1. Αυτό σημαίνει ότι τα οπτικά κύτταρα του φλοιού έχουν μία εγγενή οργάνωση για την ερμηνεία του κόσμου, αλλά δεν πρόκειται για οργάνωση που δεν επιδέχεται αλλαγές. Ο βαθμός στον οποίο ένα κύτταρο μπορεί να ενεργοποιηθεί από δραστηριότητα στο αριστερό ή στο δεξί μάτι αλλάζει ανάλογα με την εμπειρία. Όπως όλα τα αισθητηριακά συστήματα, ο οπτικός φλοιός εμφανίζει αυτό που ονομάζουμε πλαστικότητα.

Ερευνητικά Σύνορα

Μπορούν να δουν οι τυφλοί; Ασφαλώς όχι. Ωστόσο, η ανακάλυψη πολλαπλών οπτικών περιοχών στον εγκέφαλο έχει δείξει ότι συνεχίζουν να υπάρχουν κάποιες οπτικές ικανότητες χωρίς να γίνονται αντιληπτές. Άνθρωποι που έχουν υποστεί βλάβη στον πρωτοταγή οπτικό φλοιό (V1) αναφέρουν ότι δε μπορούν να δουν πράγματα στο οπτικό τους πεδίο αλλά όταν τους ζητηθεί να πιάσουν τα πράγματα που ισχυρίζονται ότι δε μπορούν να δουν, το επιτυγχάνουν με αξιοσημείωτη ακρίβεια. Αυτό το περίεργο αλλά συναρπαστικό φαινόμενο είναι γνωστό ως «τυφλή στόχευση» και ενδεχομένως διαμεσολαβείται από παράλληλες συνδέσεις των οφθαλμών με άλλα τμήματα του φλοιού.

Το να μην προσέχει κάποιος τα πράγματα που βλέπει, είναι ένα καθημερινό φαινόμενο που συναντάται και στους φυσιολογικούς ανθρώπους. Αν κουβεντιάζετε με κάποιον ενώ οδηγείτε, η προσοχή σας θα είναι πλήρως στραμμένη προς τη συζήτηση αλλά, ωστόσο, οδηγείτε καλά, σταματώντας στα φανάρια και αποφεύγοντας εμπόδια. Αυτή η ικανότητα αντανακλά ένα είδος λειτουργικής τυφλής στόχευσης.

Διαφορετικά είδη νευρώνων διατάσσονται στις έξι στιβάδες του φλοιού και συνδέονται μεταξύ τους με τοπικά δίκτυα μεγάλης ακρίβειας που μόλις τώρα αρχίζουμε να κατανοούμε. Κάποιες από τις συνδέσεις τους είναι διεγερτικές και κάποιες ανασταλτικές. Μερικοί νευροεπιστήμονες θεωρούν ότι υπάρχει ένα κανονικό φλοιϊκό μικροδίκτυο – όπως τα τσιπάκια του υπολογιστή. Όμως δε συμφωνούν όλοι. Σήμερα θεωρείται ότι το κύκλωμα μιας οπτικής περιοχής έχει πολλές ομοιότητες με αυτό μιας άλλης, αλλά μπορεί να υπάρχουν λεπτές διαφορές που αντανακλούν τους διαφορετικούς τρόπους με τους οποίους κάθε τμήμα του οπτικού εγκεφάλου ερμηνεύει τα διαφορετικά γνωρίσματα του οπτικού κόσμου. Η έρευνα σχετικά με τις οπτικές πλάνες μας έδωσε πολλές πληροφορίες για το είδος της επεξεργασίας που μπορεί να συμβαίνει στα διαφορετικά στάδια της οπτικής ανάλυσης.

Τα πλακάκια ενός τοίχου σε ένα διάσημο cafe στο Bristol (αριστερά) στην πραγματικότητα είναι ορθογώνια αλλά αυτό δεν φαίνεται. Η διάταξή τους δημιουργεί μία οπτική πλάνη που προκαλείται από διεγερτικές και ανασταλτικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των νευρώνων που επεξεργάζονται τις γραμμές και τις γωνίες. Το Τρίγωνο Kanizsa (δεξιά) δεν υπάρχει στην πραγματικότητα αλλά ωστόσο το βλέπετε! Το οπτικό σας σύστημα «αποφασίζει» ότι ένα λευκό τρίγωνο βρίσκεται πάνω από τα άλλα αντικείμενα.

 Αποφασιστικότητα και Αναποφασιστικότητα

Μία βασική λειτουργία του εγκεφαλικού φλοιού είναι η ικανότητά του να διαμορφώνει ένα σχέδιο δράσης ανάλογα με τις πληροφορίες που δέχεται από πολλές πηγές. Η λήψη αποφάσεων αποτελεί το κρίσιμο σημείο αυτής της ικανότητας. Αυτό είναι το κομμάτι της σκέψης που βασίζεται στις γνώσεις, ή το «γνωσιακό» κομμάτι της διαδικασίας της σκέψης. Οι διαθέσιμες αισθητηριακές πληροφορίες πρέπει να εκτιμηθούν και να ληφθούν αποφάσεις (όπως το να ενεργήσουμε ή να μην κάνουμε τίποτα) βασιζόμενοι στα καλύτερα αποδεικτικά στοιχεία που διαθέτουμε τη συγκεκριμένη στιγμή. Κάποιες αποφάσεις είναι πολύπλοκες και απαιτούν εκτεταμένη σκέψη ενώ άλλες μπορεί να είναι απλές και αυτόματες. Αλλά ακόμα και οι απλούστερες αποφάσεις περιλαμβάνουν αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στην αισθητηριακή πληροφορία και στην υπάρχουσα γνώση μας.

Η εικόνα δείχνει απλώς μαύρες και άσπρες κουκκίδες; Στην αρχή είναι δύσκολο να αναγνωρίσουμε της γωνίες ή τις επιφάνειες της εικόνας. Αλλά εάν σας πουν ότι είναι ένα σκυλί Δαλματίας, η εικόνα «ξεπηδά» αμέσως. Ο οπτικός εγκέφαλος χρησιμοποιεί την εσωτερική γνώση για να ερμηνεύσει το οπτικό ερέθισμα.

Ένας τρόπος για να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε το νευρωνικό υπόστρωμα της λήψης αποφάσεων θα ήταν να καταγράψουμε τη δραστηριότητα των νευρώνων ενός ανθρώπου, καθώς κάνει διάφορα πράγματα στην καθημερινή του ζωή. Μπορείτε να φανταστείτε ότι θα καταφέρναμε να καταγράψουμε με ακρίβεια δευτερολέπτου, τη δραστηριότητα κάθε ενός από τους 1011 νευρώνες του εγκεφάλου; Ακόμα και εάν τα καταφέρναμε θα είχαμε να αντιμετωπίσουμε τεράστιο αριθμό δεδομένων, αλλά και το υπεράνθρωπο έργο να τα επεξεργαστούμε και μετά ένα ακόμη μεγαλύτερο πρόβλημα, να τα ερμηνεύσουμε. Για να καταλάβετε το γιατί, σκεφτείτε για μια στιγμή τους διαφορετικούς λόγους για τους οποίους οι άνθρωποι κάνουν πράγματα. Ένας άνθρωπος που βλέπουμε να περπατά σε ένα σιδηροδρομικό σταθμό μπορεί να πηγαίνει εκεί για να πάρει το τρένο, για να συναντήσει κάποιον που έρχεται, η ακόμη και για να παρατηρήσει τα τρένα. Αν δε γνωρίζουμε ποιές είναι οι προθέσεις κάποιου, μπορεί να αποδειχτεί πολύ δύσκολο να ερμηνεύσουμε τις συσχετίσεις ανάμεσα σε κάποια μορφή ενεργοποίησης του εγκεφάλου του και στη συμπεριφορά του.

Οι νευροεπιστήμονες όταν πειραματίζονται σε θέματα που αφορούν τη συμπεριφορά, θέλουν αυτό να γίνεται υπό συνθήκες ακριβούς πειραματικού ελέγχου. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί μόνο καθορίζοντας τον ερευνητικό στόχο και εξασφαλίζοντας ότι οι άνθρωποι που θα συμμετέχουν στην ερευνητική διαδικασία θα καταβάλλουν κάθε δυνατή προσπάθεια και θα αποδώσουν τα μέγιστα, αφού βέβαια θα έχουν εκπαιδευτεί επαρκώς. Η καλύτερη μορφή ερευνητικής εργασίας είναι εκείνη που είναι αρκετά πολύπλοκη για να είναι ενδιαφέρουσα, αλλά και αρκετά απλή για να μπορεί να πραγματοποιηθεί. Ένα καλό παράδειγμα είναι η διαδικασία που αφορά στη λήψη μια οπτικής απόφασης σε σχέση με την εμφάνιση κάποιων ερεθισμάτων – συχνά όχι περισσότερα από δύο – και σε μία απάντηση που μπορεί να είναι μια απλή επιλογή (π.χ. ποιά αχτίδα φωτός είναι μεγαλύτερη ή φωτεινότερη;). Παρόλο που μοιάζει να είναι μία εύκολη εργασία, περιλαμβάνει ένα πλήρη κύκλο διεργασιών λήψης αποφάσεων. Δηλαδή, η αισθητηριακή πληροφορία αποκτάται και αναλύεται, υπάρχουν σωστές και λανθασμένες απαντήσεις για την απόφαση που ελήφθη και στη συνέχεια, η επιβράβευση είναι ανάλογη του αν η απάντηση ήταν σωστή ή όχι. Αυτού του είδους η έρευνα είναι μία μορφή «φυσικής της όρασης».

Αποφάσεις για την κίνηση και το χρώμα

Ένα τρέχον θέμα με μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον αφορά στο πώς οι νευρώνες εμπλέκονται στη λήψη αποφάσεων σχετικά με την οπτική κίνηση. Το εάν ένα αντικείμενο κινείται ή όχι, και προς ποιά κατεύθυνση, αποτελεί σημαντική απόφαση για τον άνθρωπο και τα ζώα. Η σχετική κίνηση ενός αντικειμένου υποδεικνύει ότι διαφέρει από τα γειτονικά του. Οι οπτικές περιοχές του εγκεφάλου που εμπλέκονται στην επεξεργασία της κινητικής πληροφορίας, είναι διακριτές ανατομικές περιοχές και αυτό αποδεικνύεται εξετάζοντας τη διαμόρφωση των συνδέσεων μεταξύ εγκεφαλικών περιοχών με την βοήθεια νευροαπεικονιστικών τεχνικών (Κεφάλαιο 14) στον άνθρωπο, ή καταγράφοντας τη δραστηριότητα νευρώνων στα ζώα.

Κινητική ευαισθησία. A. Πλάγια όψη του εγκεφάλου πιθήκου με τον πρωτοταγή οπτικό φλοιό (V1) αριστερά και μία περιοχή που λέγεται MT (ή V5) όπου ανευρίσκονται οι νευρώνες που είναι ευαίσθητοι στην κίνηση. B. Ένας νευρώνας ευαίσθητος στην κίνηση, στον οποίο συχνά πυροδοτούνται δυναμικά ενέργειας (κάθετες κόκκινες γραμμές) ως απάντηση στη κίνηση προς τη βορειοδυτική κατεύθυνση, αλλά σπάνια στη κίνηση προς την αντίθετη κατεύθυνση. Διαφορετικές στήλες κυττάρων στην MT (ή V5) κωδικοποιούν την κίνηση προς διαφορετικές κατευθύνσεις. Γ. Μία κυκλική οθόνη που χρησιμοποιείται σε πειράματα κινητικής ευαισθησίας, στην οποία οι κουκκίδες είτε κινούνται προς τυχαίες κατευθύνσεις (0% συνοχή) είτε προς μία κατεύθυνση (100% συνοχή). Δ. Η πιθανότητα ο πίθηκος να εντοπίσει σωστά την κατεύθυνση των κουκκίδων αυξάνεται, καθώς αυξάνει η συνοχή τους (κίτρινη γραμμή). Ηλεκτρικός μικροερεθισμός των στηλών διαφορετικού προσανατολισμού αλλάζει την εκτίμηση της προτιμώμενης κατεύθυνσης (μπλε γραμμή).

Έχουν γίνει καταγραφές σε νευρώνες της περιοχής MT, ή V5, στον πίθηκο, ενώ λαμβάνει μία απλή οπτική απόφαση σχετικά με ένα σχέδιο κινούμενων κουκκίδων. Οι περισσότερες από τις κουκκίδες κινούνται τυχαία προς διαφορετικές κατευθύνσεις αλλά ένα μικρό ποσοστό από αυτές κινείται σταθερά προς μία μόνο κατεύθυνση -πάνω, κάτω, αριστερά ή δεξιά. Ο παρατηρητής πρέπει να αποφασίσει τη συνολική κατεύθυνση της κίνησης στο σχέδιο. Η εργασία μπορεί να απλουστευθεί πολύ αν ρυθμίσουμε ένα μεγάλο ποσοστό των κουκκίδων να κινείται σταθερά προς μία κατεύθυνση και όχι τυχαία, ή να δυσκολέψει αν μειώσουμε τον αριθμό των κουκκίδων που κινούνται προς την ίδια κατεύθυνση. Τα αποτελέσματα αυτής της καταγραφής έδειξαν ότι η δραστηριότητα των κυττάρων στην περιοχή V5 αντανακλά με ακρίβεια την ένταση του κινητικού σήματος. Οι νευρώνες απαντούν επιλεκτικά σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις, αυξάνοντας την ενεργοποίησή τους συστηματικά και με ακρίβεια όταν το ποσοστό των κουκκίδων, που κινούνται προς την επιθυμητή τους κατεύθυνση, αυξάνει.

Είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι ορισμένοι μεμονωμένοι νευρώνες ανιχνεύουν την κίνηση των κουκκίδων το ίδιο καλά όπως όταν ένας παρατηρητής, πίθηκος ή άνθρωπος, καλείται να πάρει μία απόφαση. Ο μικροερεθισμός αυτών των νευρώνων με ένα ηλεκτρόδιο μπορεί ακόμη και να επηρεάσει την κρίση του πιθήκου ως προς την κίνηση που κάνει. Το γεγονός αυτό είναι εκπληκτικό, δεδομένου ότι πολύ μεγάλοι αριθμοί νευρώνων είναι ευαίσθητοι στην οπτική κίνηση και θα περίμενε κανείς ότι οι αποφάσεις βασίζονται στη δραστηριότητα πολλών νευρώνων και όχι τόσο λίγων. Επίσης οι αποφάσεις για το χρώμα λαμβάνονται με ανάλογο τρόπο (βλ. Ερευνητικά Σύνορα -πάνω).

Ο κύβος Necker διαρκώς αντιστρέφεται αντιληπτικά. Η εικόνα στον αμφιβληστροειδή δεν αλλάζει, αλλά βλέπουμε τον κύβο πρώτα με την πάνω αριστερή γωνία να είναι πιο κοντά μας και στη συνέχεια σα να απομακρύνεται. Σπανίως, φαίνεται σα μία σειρά διασταυρούμενων γραμμών σε μία επίπεδη επιφάνεια. Υπάρχουν πολλά είδη αντιστρεπτών εικόνων, κάποιες από τις οποίες έχουν χρησιμοποιηθεί για τη ανακάλυψη των νευρωνικών σημάτων που συμμετέχουν όταν ο οπτικός εγκέφαλος αποφασίζει ποιά διάταξη επικρατεί ανά πάσα στιγμή.

Πιστεύω σημαίνει βλέπω

Η περιοχή V5 φαίνεται ότι εκτελεί πολύ περισσότερες εργασίες από μία απλή καταγραφή της κίνησης των οπτικών ερεθισμάτων: καταγράφει την κίνηση που αντιλαμβανόμαστε. Αν συμβεί μία οπτική απάτη, όπως όταν ένα σύνολο κουκκίδων φαίνεται να κινείται προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση, μόνο και μόνο λόγω της κίνησης άλλων γειτονικών κουκκίδων (δηλ. κινητική πλάνη), οι νευρώνες που αντιστοιχούν στην περιοχή της πλάνης θα ενεργοποιηθούν με διαφορετικό τρόπο, όταν αντιληφθούμε κίνηση προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά. Αν η κίνηση είναι εντελώς τυχαία, οι νευρώνες, που κανονικά προτιμούν την κίνηση προς τα δεξιά, ενεργοποιούνται ελαφρώς περισσότερο όταν ο παρατηρητής αναφέρει ότι η τυχαία κίνηση είναι δεξιόστροφη (και αντίστροφα). Η διαφορά ανάμεσα στις νευρωνικές αποφάσεις για το αν η κίνηση έγινε «προς τα δεξιά» ή «προς τα αριστερά», αντανακλά την εκτίμηση του παρατηρητή για την κίνηση και όχι την πραγματική κίνηση του ερεθίσματος. Άλλα παραδείγματα οπτικής αποφασιστικότητας και αναποφασιστικότητας περιλαμβάνουν αντιδράσεις σε διφορούμενους αντιληπτικούς στόχους, όπως ο ονομαζόμενος κύβος Necker (Εικόνα). Με αυτά τα ερεθίσματα ο παρατηρητής βρίσκεται σε μία κατάσταση αναποφασιστικότητας, διαρκώς αμφιταλαντευόμενος ανάμεσα σε πολλές ερμηνείες. Ανάλογος ανταγωνισμός συμβαίνει όταν το αριστερό μάτι βλέπει ένα σχέδιο με κάθετες γραμμές και το δεξί μάτι βλέπει ένα με οριζόντιες. Αυτό που γίνεται αντιληπτό σε τέτοιες περιπτώσεις ονομάζεται διόφθαλμος ανταγωνισμός, καθώς ο παρατηρητής αναφέρει πρώτα ότι επικρατούν οι κάθετες γραμμές, στη συνέχεια οι οριζόντιες και μετά ξανά οι κάθετες. Για μία ακόμη φορά, ενεργοποι-ούνται νευρώνες σε διαφορετικές περιοχές του οπτικού φλοιού που αντανακλούν πότε μεταβάλλεται η αντίληψη του παρατηρητή, είτε προς τις οριζόντιες, είτε προς τις κάθετες γραμμές.

Ο οπτικός μας κόσμος είναι καταπληκτικός. Το φως που εισέρχεται στα μάτια μας, επιτρέπει να εκτιμήσουμε τον κόσμο που μας περιβάλλει, από τα πιο απλά αντικείμενα μέχρι τα έργα τέχνης που μας αφήνουν έκθαμβους και μας σαγηνεύουν. Πολλά εκατομμύρια νευρώνες εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία. Τα καθήκοντά τους ποικίλλουν, από το έργο των φωτο-υποδοχέων του αμφιβληστροειδούς που απαντούν ακόμα και σε ίχνη φωτός, ως τους νευρώνες της περιοχής V5 που αποφασίζουν αν κάτι στον οπτικό κόσμο κινείται. Όλα αυτά προφανώς συμβαίνουν χωρίς μεγάλη προσπάθεια μέσα στον εγκέφαλό μας. Δεν τα αντιλαμβανόμαστε ακόμα επαρκώς, αλλά οι νευροεπιστήμες σημειώνουν μεγάλη πρόοδο και σε αυτόν τον τομέα.

Σύνδεσμοι στο διαδίκτυο:  http://faculty.washington.edu/chudler/chvision.html  http://www.ncl.ac.uk/biol/research/psychology/nsg  

International Brain Research Organisation (IBRO)
British Neuroscience Association (BNA)
Ελληνική μετάφραση:
Ζέτα Παπαδοπούλου-Νταϊφώτη, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Φαρμακολογίας
και Διευθύντρια του Εργαστηρίου Φαρμακολογίας της Ιατρικής Σχολής του Παν/μιου Αθηνών
Δρ Στέλλα Γ. Γιακουμάκη, Ψυχολόγος, Μεταδιδακτορική Ερευνήτρια του Τμήματος Ιατρικής του Παν/μίου Κρήτης
Γεώργιος Κωστόπουλος, Πρόεδρος της Ελληνικής Εταιρείας Νευροεπιστημών
Τελευταία αναθεώρηση : 19/12/2007

Πνευματικά δικαιώματα © 2008 - Ασκληπιακό Πάρκο Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου Αθηνών - Πιλοτική εφαρμογή - Ανάληψη ευθυνών
Επιστροφή στην αρχική σελίδα  -  Επικοινωνία


Σας παρακαλούμε να απαντήσετε στο απλό ερώτημα "Θα συνιστούσατε στους φίλους σας και στους γνωστούς σας να επισκεφτούν την Πύλη και να διαβάσουν το συγκεκριμένο κείμενο;" Η απλή αυτή ερώτηση (Business Week, Lanuary 20, 2006 - quoting a Harvard Business Review article) μπορεί να καταδείξει την απήχηση της συγκεκριμένης ιστοσελίδας, σχετικά με το αν επιτελεί το έργο για το οποίο έχει σχεδιαστεί. Βαθμολογήστε στην κλίμακα από 0 εώς 10. Η βαθμολογία σας θα καταχωρηθεί αυτομάτως.