Новое исследование, проведенное Массачусетским институтом, проливает свет на одну из самых интересных загадок в развитии мозга: как образуются визуальные пути у детей. Оказывается, что слабое зрение в раннем возрасте может сыграть важную роль в правильной организации визуальной системы.
Как работает визуальная система
Информация о сетчатке направлена на два основных пути в визуальной системе мозга:
- Парвоцеллюлярная система — отвечает за обработку цветов и тонких пространственных деталей;
- Магноцеллюлярная система — участвует в пространственной локализации и обнаружении высоких временных частот.
Ключевое открытие
Новорожденные обычно имеют небольшое зрение и слегка красочное восприятие, потому что их конические клетки сетчатки не очень хорошо развиты. Это означает, что в раннем возрасте дети видят размытые изображения с ограниченными цветами.
Научная команда предполагает, что именно это размытое, с ограниченным цветом зрение может привести к специализации некоторых клеток мозга на низких пространственных частотах и небольшой регулировке цвета, что соответствует магноцлеточной системе. Позже, с улучшенным зрением, клетки могут приспосабливаться к более тонким деталям и более богатым цветам, что соответствует парвоцеллюлярной системе.
Чтобы проверить их гипотезу, исследователи обучают модели компьютерного зрения с траекторией входных данных, сходной с трактом людей в первые месяцы после рождения. В первой половине обучения представленные изображения имеют низкое разрешение и в черно-белом, затем добавляются полноцветные изображения с высокими разрешениями.
Таким образом, модели, обученные этим «биомиметическим» подходом, разрабатывают процессоры со свойствами, сходными с разделением между магнецеллелярными и парвоцеллюлярными путями в визуальной системе человека.
Что интересно — модели, обученные только высококачественным изображениям, не разрабатывают такие различные характеристики.
«Развитие, через которое мы проходим, очень тщательно структурировано, чтобы дать нам определенные типы восприятия, которые имеют определенные последствия для самой организации мозга», — объясняет специалист по исследованию профессора Павана Синха в области мозга и когнитивных наук, ведущих исследование.
Результаты не исключают врожденную спецификацию магноцеллюлярных и парвоцеллюлярных путей, но дают доказательства принципа, что визуальный опыт в процессе развития может также играть роль в организации сенсорных путей мозга.
И больше:
Невропатофизиологический контекст: Разделение раннего визуального пути на парвоцеллюлярные и магницеллельные системы является фундаментальным организационным принципом в визуальной коре млекопитающих. Магноцеллюлярные единицы характеризуются более крупными рецептивными полями, преимущественно акроматическими реакциями и более высокой височной чувствительностью частоты, в то время как парвоцеллюлярные клетки настроены на содержание цвета и более высокие пространственные частоты. Это исследование предлагает новую точку зрения на онтогенетической основе этой дифференциации.
Клинические последствия: Результаты компьютерного моделирования подтверждают гипотезу о том, что изначально ограниченные визуальные входы могут быть адаптивны к правильной разработке визуальных путей. Это напрямую связано с пониманием последствий ранней визуальной депривации, таких как врожденная катаракта. Наблюдения Проект Пракаш Они показывают, что дети с восстановленным зрением после удаления катаракты демонстрируют дефицит задач, требующих расширенной пространственной обработки, включая распознавание лиц и конфигурационную обработку, что соответствует прогнозам модели.
Терапевтические перспективы: Принцип «адаптивной первоначальной деградации» может информировать клинические подходы к реабилитации после восстановления зрения. Вместо прямого воздействия высококачественной визуальной стимуляции постепенное внедрение все более богатых визуальных входов может помочь оптимальному зрительному развитию и улучшить функциональные результаты у пациентов с ранней визуальной депривацией.
Ссылки:
1. Исследование: Плохое зрение детей может помочь организовать визуальные пути мозга. (2025, 3 июля). MIT News | Массачусетский технологический институт.
2. Vogelsang, M., Vogelsang, L., Pipa, G., Diamond, S. & Sinha, P. (2025). Потенциальная роль опыта развития в появлении различия Парво-Магно. Биология связи, 8 (1). https://doi.org/10.1038/S42003-025-08382-4