一种生物学策略揭示了大脑回路是如何自发地高效发展的

研究人员解释了大脑视觉皮层中有规律结构的地形图是如何自发产生以有效处理视觉信息的。本研究为理解早期发育阶段视觉皮层的功能结构提供了一个新的框架。

由生物和大脑工程系的Se-Bum Paik教授领导的KAIST研究团队已经证明了视网膜边缘的正交组织被镜像到视网膜上初级视觉皮层并启动了大脑中高级视觉区域的集群地形。

这个新发现为大脑回路的有效排列感觉模块的生物学策略提供了更深入的机制。这项研究发表在细胞的报道1月5日。

在高等哺乳动物中，初级视觉皮层被组织成各种功能图的神经调谐，如眼优势，方向选择性，和空间频率选择性。不同地图的地形图之间的相关性已经被观察到，这意味着他们的系统组织的感觉模块的有效瓷砖跨皮层区域。

这些观察结果表明，可能存在开发单个功能地图的共同原则。然而，目前还不清楚这种地形组织是如何在不同物种的初级视觉皮层中自发产生的。

研究小组发现，大脑初级视觉皮层的正交组织起源于自下而上前馈投影的空间组织。研究小组发现，视网膜镶嵌的感觉模块之间的正交关系已经存在，这反映在初级视觉皮层上，从而启动集群地形。

通过分析猫和猴子的视网膜神经节细胞马赛克数据，研究人员发现，ON-OFF前馈传入的结构被组织成一种地形平铺，类似于皮层调谐图的正交交点。

此外，该团队对以前发表的猫的数据收集的分析还表明，初级视觉皮层的视觉优势、定向选择性和空间频率选择性与视网膜输入的空间轮廓相关，这意味着皮质区域的有效贴合可以起源于视网膜的规则结构模式。

Paik教授说:“我们的研究表明，具有简单前馈线路的外围结构可以为早期视觉电路的组装机制提供基础。”

他继续说，“这是第一个报告，空间组织的视网膜输入从外周提供了一个共同的蓝图，在视觉的多模态感觉模块皮质在早期发育阶段。我们的研究结果将对我们理解儿童的发展策略产生重要的影响大脑有效处理感官信息的电路。”