Slab vid kod beba pomaže u razvoju mozga

Novorođene bebe obično imaju slabu oštrinu vida i slab vid boja jer im retinalni čunjići nisu dobro razvijeni pri rođenju. To znači da u ranoj fazi života vide mutne slike sa smanjenim vidom boja.

Istraživači tehnološkog instituta MIT iz Massachusettsa pretpostavljaju da takav mutan vid s ograničenim vidom boja može rezultirati specijalizacijom nekih moždanih stanica za niske prostorne frekvencije i nisko podešavanje boja, što odgovara takozvanom magnocelularnom sustavu.

Kasnije, s poboljšanim vidom, stanice se mogu podesiti na finije detalje i bogatije boje, što je u skladu s drugim putem, poznatim kao parvocelularni sustav.

Kako bi testirali svoju hipotezu, istraživači su trenirali računalne modele vida na putanji ulaznih podataka sličnoj onoj koju ljudske bebe primaju rano u životu, slike niske kvalitete u ranoj fazi, nakon čega kasnije slijede slike u boji i oštrije slike. Otkrili su da su ti modeli razvili procesorske jedinice s receptivnim poljima koja pokazuju određenu sličnost s podjelom magnocelularnih i parvocelularnih putova u ljudskom vidnom sustavu. Modeli vida trenirani samo na slikama visoke kvalitete nisu razvili tako različite karakteristike.

Ideja da bi vizualni unos niske kvalitete mogao biti koristan za razvoj, proizašla je iz studija djece koja su rođena slijepa, ali im je kasnije vid vraćen.

U jednoj od  ovih studija , istraživači su otkrili da su djeca kojoj je odstranjena katarakta pokazala značajan pad u prepoznavanju objekata kada su im prikazane crno-bijele slike u usporedbi s onima u boji. Ti su nalazi naveli istraživače na hipotezu da smanjeni unos boja karakterističan za rani tipični razvoj, omogućuje mozgu da nauči prepoznavati objekte čak i na slikama koje imaju osiromašene ili pomaknute boje.

Istraživači su također otkrili da kada su računalni modeli vida u početku trenirani na slikama u sivim tonovima, a zatim na slikama u boji, njihova sposobnost prepoznavanja objekata bila je robusnija od one kod modela treniranih samo na slikama u boji. Slično tome, druga studija je otkrila da su modeli bolje funkcionirali kada su prvo trenirani na mutnim slikama, a zatim na oštrijim.

Kako bi nadogradio te nalaze, MIT-ov tim želio je istražiti koje bi mogle biti posljedice ograničenja obje te značajke, boje i oštrine vida na početku razvoja. Pretpostavili su da bi ta ograničenja mogla doprinijeti razvoju magnocelularnih i parvocelularnih putova.

Kako bi testirali svoju hipotezu da razvojni napredak može doprinijeti selektivnosti magno i parvo stanica, istraživači su trenirali modele na dva različita skupa slika. Jednom modelu predstavljen je standardni skup podataka slika koje se koriste za treniranje modela za kategorizaciju objekata. Drugi skup podataka dizajniran je da otprilike oponaša ulaz koji ljudski vizualni sustav prima od rođenja. Ovi biomimetički podaci sastoje se od slika niske rezolucije, u sivim tonovima, u prvoj polovici treniranja, nakon čega slijede slike visoke rezolucije, u boji u drugoj polovici.

Nakon što su modeli obučeni, istraživači su analizirali procesorske jedinice modela, čvorove unutar mreže koji donekle podsjećaju na skupove stanica koje obrađuju vizualne informacije u mozgu. Otkrili su da su modeli obučeni na biomimetičkim podacima razvili zaseban podskup jedinica koje zajednički reagiraju na ulaze niske boje i niske prostorne frekvencije, slično magnocelularnom putu.

Osim toga, ovi biomimetički modeli pokazali su skupine heterogenijih jedinica sličnih parvocelularnim, pretežno podešenih na više prostorne frekvencije ili bogatije signale boja. Takva se razlika nije pojavila u modelima obučenim na slikama pune boje i visoke rezolucije od samog početka.

Rezultati podupiru ideju da senzorni unos niske kvalitete u ranom životu može doprinijeti organizaciji senzornih procesnih putova u mozgu, kažu istraživači. Nalazi ne isključuju urođenu specifikaciju magno i parvo putova, ali pružaju dokaz načela da bi vizualno iskustvo tijekom razvoja također moglo igrati ulogu.

Rad objavljen u časopisu Nature Communications Biology možete pronaći na ovoj poveznici.