Mengapa gambar mental kita tetap tajam bahkan ketika kita bergerak cepat? Sebuah tim ahli saraf yang dipimpin oleh Profesor Maximilian Jösch di Institute of Science and Technology Austria (ISTA) telah mengidentifikasi mekanisme yang mengoreksi distorsi visual yang disebabkan oleh pergerakan pada hewan. Studi yang dilakukan pada tikus, mengidentifikasi fungsi inti yang dapat digeneralisasi di seluruh sistem visual vertebrata, termasuk primata seperti manusia. Temuan diterbitkan di Neuroscience Alam.
Terlepas dari perkembangannya yang cepat dalam beberapa dekade terakhir, industri kamera video masih mengejar kemampuan mata manusia. Secara khusus, cam aksi dirancang untuk menangkap rekaman saat tenggelam dalam aksi. Saat kami menilai kualitas rekaman dan kebutuhan akan peralatan mewah dan perangkat lunak optimasi berdasarkan kemampuan mata manusia, muncul pertanyaan: Bagaimana mata kita melakukannya dengan baik?
Para peneliti yang dipimpin oleh Profesor Maximilian Jösch di Institute of Science and Technology Austria (ISTA) kini telah menjawab pertanyaan ini dengan tur teknis de force. Tiga ilmuwan dan penulis pertama Tomas Vega-Zuniga, Anton Sumser, dan Olga Symonova menggabungkan berbagai teknik canggih untuk mengidentifikasi wilayah otak pada tikus yang dapat memprediksi dan meminimalkan bagaimana gerakan mendistorsi sinyal visual . Wilayah otak ini, yang berada jauh di dalam otak, secara harfiah menyalin perintah motorik otak untuk menekan distorsi yang disebabkan oleh gerakan. “Kami menunjukkan bahwa koreksi gambar terjadi sangat awal selama pemrosesan visual sebelum informasi ditransmisikan ke area lain dari otak yang diketahui mewakili fitur visual yang lebih kompleks,” kata Jösch. “Jadi, kami menunjukkan bahwa otak mamalia merancang strategi untuk mengkompensasi gerakan secara efisien dengan memprediksi efeknya pada penglihatan.”
Rekaman Formula 1 tanpa postproduksi
Para ilmuwan menunjukkan “ventral lateral geniculate nucleus” (VLGN) sebagai wilayah otak yang bertanggung jawab untuk perangkat lunak optimisasi video berteknologi tinggi bawaan ini. Terletak di thalamus lateral, struktur berbentuk telur di tengah otak, di bawah korteks serebral. Para peneliti menemukan bahwa VLGN mengintegrasikan berbagai sinyal motor dan sensorik dari seluruh otak, dan bertindak sebagai hub untuk menghitung sinyal korektif yang komprehensif. Salah satu contohnya adalah 'Unblurring' dari sinyal visual segera setelah mata bergerak. Ini memungkinkan tahap -tahap pemrosesan visual selanjutnya dihitung lebih efisien. “Pikirkan tentang strategi untuk mendapatkan rekaman video yang baik selama balapan Formula 1. Karena mobil bergerak begitu cepat, waktu paparan harus dikurangi untuk membuat rekaman akhir kurang buram,” jelas Jösch. Rekaman semacam itu dapat disiarkan langsung di televisi tanpa produksi pasca-produksi. Ini kira -kira apa yang dilakukan Vlgn untuk membantu kita membedakan gerakan kita sendiri dari dunia di sekitar kita. Namun, tidak seperti kamera stasioner yang menunjukkan mobil berlomba, VLGN otak memproses sinyal yang mirip dengan rekaman onboard Formula 1 'mata pengemudi', secara dinamis mengkompensasi gerakan untuk menstabilkan apa yang kita rasakan.
Fungsi inti yang terbang di bawah radar
Pekerjaan sebelumnya telah mencari mekanisme yang secara efektif menyesuaikan penglihatan selama gerakan. Sebagian besar pekerjaan ini berfokus pada mempelajari gerakan mata saccadic pada primata. Saccades adalah pergeseran cepat dari pusat tatapan dari satu bagian bidang visual ke yang lain, sebuah gerakan yang secara teoritis harus kabur atau menciptakan citra mental-tetapi tidak selalu melakukannya. Namun, studi -studi ini berfokus pada struktur kortikal yang terlibat dalam beberapa tahap selanjutnya dari jalur pemrosesan visual. Berbeda dengan ini, sistem sensorik kita terus -menerus 'dibombardir' oleh berbagai jenis gerakan. Jadi, semakin awal otak dapat mengkompensasi pergerakan dalam penglihatan, semakin baik, jelas Jösch. “Temuan kami kemungkinan tidak diamati sampai sekarang karena kami telah melihat tahapan di jalur pemrosesan visual di mana gambar sudah diperbaiki.” Sekarang, para ilmuwan ISTA berhipotesis bahwa temuan mereka pada VLGN pada tikus mewakili fungsi inti di otak mamalia. “Struktur serupa ada di primata, dan ini juga kemungkinan terjadi pada manusia. Ini membuat hasil kami sangat menarik,” kata Jösch.
Sistem realitas virtual untuk membayangkan otak sia -sia
Di antara teknologi canggih yang digunakan para ilmuwan ISTA adalah mikroskop pencitraan kalsium dua foton yang dibuat khusus. Teknik ini memungkinkan tim untuk mengukur aktivitas neuron VLGN di otak yang utuh saat tikus terjaga dan berperilaku normal dalam sistem realitas virtual. “Dengan pengaturan ini, kita dapat melihat ke otak tikus dan mengamati aktivitas saraf VLGN sementara tikus berkeliaran melalui dunia virtual,” kata Jösch. Dengan menggunakan metode ini, tim menemukan bahwa VLGN menerima salinan instruksi perilaku yang sangat spesifik yang dapat digunakan untuk 'tidak blak' distorsi visual selama gerakan. “Makalah ini adalah tour de force teknis yang nyata, menggunakan berbagai pendekatan untuk mendapatkan pemahaman komprehensif tentang peran VLGN di otak tikus,” kata Jösch. “Kami sangat senang melihat ke mana studi tindak lanjut akan membawa kami.”
Publikasi:
Vega-Zuniga, T., Sumser, A., Symonova, O., Koppensteiner, P., Schmidt, FH & Joesch, M. 2025. Sirkuit hub-dan-spoke thalamik memungkinkan persepsi visual selama aksi dengan mengoordinasikan dinamika visuomotoror dan dinamika dinamika visuomotoror..Neuroscience Alam. Doi: 10.1038/s41593-025-01874-w
Untuk lebih memahami proses mendasar, misalnya, di bidang ilmu saraf, imunologi, atau genetika, penggunaan hewan dalam penelitian sangat diperlukan. Tidak ada metode lain, seperti di silico model, dapat berfungsi sebagai alternatif. Hewan -hewan dibesarkan, disimpan, dan diperlakukan sesuai dengan peraturan yang ketat.
