Что первично – «курица или яйцо»? В деле распознавания лиц и сцен у грудничков ученые из Университета Эмори (США) пытались ответить на этот вопрос. Первичны функциональные связи мозга, которые развиваются после рождения под действием внешних факторов, или же первичны внешние факторы, которые стимулируют работу головного мозга таким образом, чтобы между нейронами образовывались необходимые связи? Результаты этого во многом философского когнитивного исследования опубликованы в журнале PNAS.
Credit: Frederik S. Kamps et al. / PNAS 2020
В коре головного мозга существуют целые отдельные области для селективного выделения лиц и сцен из картины внешнего мира. Но сперва вся информация от органа зрения поступает для обработки в первичную (раннюю) зрительную кору затылочной области (V1).
Эта кора делится на зоны. Так например, зона обработки информации с периферии сетчатки направляет информацию в протопарагиппокампальную область (PPA, см. рисунок) и ретросплениальный комплекс (RSC). Такая схема доменных связей обеспечивает нам распознавание сцен. А информация из центра сетчатки (макулы) после первичной обработки передается в прото-затылочную (OFA) и веретенообразную область коры (FFA), тем самым обеспечивая узнавание человеческих лиц.
Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) подтвердила, что внутри описанных областей есть устойчивые внутриполушарные анатомические и функциональные связи. Казалось бы, зачем таким незначительным функциям и такая сложность организации центров управления? Однако люди, потерявшие способность распознавать лица из-за патологий головного мозга (травмы, опухоли, инсульты), признаются, что им гораздо легче адаптироваться к физическим дефектам, нежели чем к собственной прозопагнозии.
Интересно то, что такие пациенты без труда распознают морды животных. Таким образом, узнавать сцены и лица для нас так же важно, как просто видеть или слышать.
Ученые сравнили фМРТголовного мозга 30 младенцев со средним возрастом 27 дней с фМРТ головного мозга взрослых людей и сделали следующее заключение. У младенцев наблюдаются те же прочные функциональные связи внутри домена V1 (зона периферии) – PPA-RSC и домена V1 (зона макулы) – OFA-FFA, что и у взрослых. Эти выводы идут в разрез с предыдущими ошибочными исследованиями младенцев и макак на предмет прото-связей.
Таким образом, сети распознавания лиц и сцен хоть и не назовешь врожденными, но их зачатки, как минимум, хорошо дифференцированы к моменту рождения и создают основу для быстрого развития. В вопросе формирования зрительных доменных паттернов поставлена если не точка, то запятая: мозг при рождении не представляет собой недифференцированную машину общего назначения. Его функциональные связи послойно включены друг в друга в определенном, неизменном порядке уже при рождении.
Текст: Марина Калинкина
Connectivity at the origins of domain specificity in the cortical face and place networks. Frederik S. Kamps, Cassandra L. Hendrix, Patricia A. Brennan, and Daniel D. Dilks in PNAS, 2020.
