大腦解釋視覺世界的能力不僅取決於其最外層——皮質。新研究 公共科學圖書館生物學 它揭示了進化上較古老的大腦區域（稱為上丘）具有能夠執行基本視覺計算的神經網絡。這些電路幫助大腦將物體與背景分開。並識別與空間最相關的圖像。
研究人員發現所有脊椎動物都有這個古老的系統。可以自由創建中心和環繞交互。這是一個核心視覺過程，有助於檢測環境中的邊緣、對比度和引人注目的細節。
西班牙國家研究委員會 (CSIC) 和埃爾切米格爾·埃爾南德斯大學 (UMH) 聯合中心神經科學研究所 (IN) 視覺行動實驗室神經迴路部門負責人 Andreas Kardamakis 解釋說，幾十年來，人們一直認為這些計算是視覺皮層所獨有的。但我們已經證明，從進化的角度來看，上丘是一個更古老的結構。這可以自動完成。 “這意味著分析我們所看到的內容並決定什麼值得我們關注的能力並不是人類大腦最近的發明。但它是一種超過 5 億年前就出現的機制。”
大腦古老的“雷達”，了解重要的事情
上丘的工作原理就像內置雷達。在皮層接收信號之前，它直接從視網膜接收信號。幫助確定場景的哪些部分最重要。當某物移動、閃爍或突然進入視野時。該結構將首先響應。通過將眼睛引導到新的刺激
探索這個過程是如何展開的。該團隊採用了圖案光遺傳學等先進工具。電生理學和計算機建模它使用光刺激視網膜通路並記錄小鼠大腦切片的反應。他們發現，當周圍區域被激活時，上丘可以抑制中央視覺信號。這是中心環繞處理的一個定義特徵。這種效應得到了細胞類型特異性繪圖和大規模計算機模擬的支持。
“我們已經看到，上丘不僅傳輸視覺信息。而且它還主動處理和過濾信息。減少對一致刺激的反應並增加對比度，”該論文的共同第一作者 Kuisong Song 說。 “這表明選擇或優先考慮視覺信息的能力嵌入在大腦最古老的子電路中。”這些結果表明注意力機制深深植根於古代大腦結構中。早在高級大腦皮層進化之前，
進化根源和智力意義
這些發現挑戰了複雜的視覺處理僅發生在皮層的傳統觀念。相反，它們支持分層模型，在該模型中，古代大腦結構處理生存所需的計算，例如檢測威脅。運動跟踪或避開障礙物
卡達馬基斯說：“了解這些祖先結構如何促進視覺注意力也有助於我們了解當這些機制失效時會發生什麼。”或某種形式的腦損傷，這可能部分是由於皮質和這些基本迴路之間的溝通不平衡造成的。 ”
研究小組目前正在將他們的工作擴展到活體動物模型，以研究上丘如何在目標導向行為期間引導注意力並控制注意力分散。了解視覺干擾如何轉化為行動。科學家希望發現現代生活中註意力及其功能障礙的神經生物學基礎。見多了也很正常。
國際合作
該研究代表了卡羅林斯卡學院、KTH 皇家理工學院（瑞典）和麻省理工學院（美國麻省理工學院）之間的大規模合作。它還涉及 IN CSIC-UMH 的研究員 Teresa Femenía，她在實驗工作的開展中發揮了關鍵作用。
憑藉這些發現，安德烈亞斯·卡達馬基斯和喬瓦尼·烏塞利奧為這個故事譜寫了新的篇章。 神經系統的進化 系列（Elsevier，2025）由 JH Kass 編輯，他們的工作通過比較不同物種的皮層下視覺系統擴展了進化視角。他們表明該結構與魚類的上丘相似。兩棲類爬行動物、鳥類和哺乳動物它們有一個共同的目的：結合感覺和運動信息來引導凝視和注意力。
這個古老的大腦組織保存了5億多年，成為後來大腦皮層發展出更高認知功能的基礎。 “進化並沒有取代這些古老的系統。它是建立在這些系統的基礎上的，”卡達馬基斯解釋道。 “我們仍然依賴相同的底層硬件來決定查看什麼和忽略什麼。”
這項工作得到了西班牙國家研究機構的支持。 （西班牙科學、創新和大學部）、Severo Ochoa 卓越中心計劃、Generalitat Valenciana 通過 CIDEGENT 計劃、瑞典研究委員會、瑞典大腦基金會和 Olle Engkvist 基金會。
