Если при движении изображение на сетчатке глаза не меняется одновременно c движением тела, то вместо четкой картинки мы будем видеть расплывшееся пятно. Для адаптации к этой ситуации в организме присутствует стабилизирующий рефлекс — вестибулоокулярный рефлекс. Он работает так: внутреннее ухо передает информацию о движениях головы в cтволовую часть мозга, что в итоге приводит к рефлекторному смещению глаз на нужное расстояние, в противоположном направлении от движения головы.
Когда голова остается неподвижной, но при этом движется видимое окружение, включается оптокинетический рефлекс (ОКР), который стабилизирует изображение на сетчатке. Он заставляет глаза фиксироваться на какой-либо из стабильных частей изображения и удерживать на нем взгляд, сколько это возможно, затем отбрасывает взгляд в исходное положение, где фиксируется какая-то другая деталь, которая снова удерживается взглядом до последней возможности (классический пример оптокинетического рефлекса — это наблюдения из окна движущегося поезда за телеграфными столбами). В одном из выпусков журнала Nature описываются нервные пути, которые связывают зрительную кору головного мозга и центры в стволовом мозге, ответственные за оптокинетический рефлекс. Эти нервные связи обеспечивают пластичность регуляции рефлекса.
Оптокинетический рефлекс
Большинство рефлексов управляется бессознательно, через самую древнюю часть мозга — cтволовую часть мозга. Тем не менее, с эволюционной точки зрения имеет большой смысл развить способность сознательно модифицировать эти рефлексы, через кору головного мозга. Это позволяет динамично реагировать на изменения окружающей среды и соответственно важно для выживания. Замечали ли вы когда-нибудь на концерте классической музыки, что люди обычно кашляют сразу после финального аккорда? Та же самая способность сознательно влиять на рефлексы становится особенно актуальной, когда вы прячетесь в кустах от тигра и вот-вот чихнете.
Оптокинетический рефлекс (ОКР) тоже достаточно пластичен: амплитуда движений глаз может меняться в зависимости от того, как работают другие рефлексы. Например, при повреждении внутреннего уха (и соответсвенно блокировки вестибулоокулярного рефлекса), оптокинетический рефлекс усиливается. В регуляции этой пластичности участвуют не только мозжечок и вестибулярные ядра, но и кора головного мозга: если хирургическим путем повредить кору, то способность адаптироваться утрачивается. Группа под руководством Массимо Сканциани обнаружила с помощью инъекций вирусных векторов, какая именно группа нейронов зрительной коры посылает активирующие сигналы к ядрам ствола мозга. А эти ядра в свою очередь передают команды глазным мышцам. Таким образом, зрительная кора может и посылает сигналы по нисходящей цепочке, участвуя в регуляции рефлексов.
Новые данные указывают, что зрительная может работать в двух направления: и принимать указания от сетчатки (обрабатывать зрительную информацию), и посылать распоряжения к сетчатке (регулировать пластичность оптокинетического рефлекса). Эта вторая, новая функция зрительной коры вполне согласуется с одной из догм науки — «Expect unexpected».
Текст: Даша Овсянникова
Liu, B., Huberman, A. & Scanziani, M. Cortico-fugal output from visual cortex promotes plasticity of innate motor behaviour. Nature538, 383–387 (2016). https://doi.org/10.1038/nature19818
