Введение

Регион лобной коры головного мозга. Дополнительное поле глаз (SEF) – это анатомическая область спинной медиальной лобной доли коры головного мозга приматов, косвенно участвующая в контроле саккадических движений глаз. Первые доказательства существования дополнительного поля глаз были представлены Шлагом и Шлагом-Реем. Современные исследования направлены на изучение вклада SEF в визуальный поиск и его роли в определении визуальной значимости. SEF, вместе с фронтальными полями глаз (FEF), внутрипариетальной бороздой (IPS) и верхним бугорком (SC), составляет один из важнейших участков мозга, участвующих в генерации и контроле движений глаз, особенно в направлении, противоположном их расположению. Его точная функция пока полностью не установлена, и изучается его связь с усвоенными преобразованиями и исполнительными когнитивными функциями.

История (исследования)

В 1874 году шотландский невролог Дэвид Ферриер впервые описал фронтальные поля глаз (ФПГ). Он отметил, что односторонняя электрическая стимуляция лобной доли обезьян-макак вызывала "повороты глаз и головы в противоположную сторону" (рис. 2). В 1950-х годах проводилось хирургическое лечение пациентов с эпилепсией. Нейрохирурги удаляли очаги поражений и другие части мозга, которые, как считалось, были вовлечены в возникновение приступов у пациента. Лечение этих пациентов с эпилепсией привело к открытию многих новых областей мозга благодаря внимательным нейрохирургам, обеспокоенным послеоперационными последствиями удаления участков мозга. В 1950 году нейрохирург Уайлдер Пенфилд обнаружил и задокументировал область, называемую дополнительной моторной областью (ДМА). Поскольку Пенфилд отметил, что стимуляция ростральной части ДМА индуцирует смещение взгляда, была выдвинута гипотеза о существовании еще одного поля глаз. В 1987 году SEF был окончательно охарактеризован Schlag и Schlag Rey как область, где электрическая стимуляция низкой интенсивности может вызывать саккады, аналогичные тем, что вызываются ФПГ. Он был назван таким образом, чтобы дополнить название ДМА. У человека SEF локализуется в ростральной дополнительной моторной области (ДМА). Он расположен в области Бродмана 6 (BA6), которая соответствует области F7, премоторной коре. На основании регистрации активности отдельных нейронов и микростимуляции было установлено, что SEF каудально смежен с частями ДМА, которые отвечают за движения ротоглоточной области и передних конечностей. ФПГ локализуется в области Бродмана 8, которая расположена непосредственно перед премоторной корой (BA6) (рис. 3).

Роль

В отличие от FEF, SEF играет косвенную, но исполнительную роль в инициации саккад. Например, активность нейронов SEF недостаточна для контроля инициации саккад у макак, выполняющих задачи "сигнал стоп – иди/не иди". Иными словами, SEF не вносит непосредственного или прямого вклада в инициацию саккад. Однако считается, что SEF улучшает выполнение саккад, используя предварительные знания об ожидаемых требованиях задачи для влияния на саккадные движения глаз. Это достигается путем балансирования действий по удержанию и переключению взгляда, что приводит к небольшому улучшению производительности в задачах с сигналом остановки, задерживая инициацию саккад при необходимости.

Значение

Зрительная система чувствительна к резким изменениям. Если во время выполнения задачи – например, чтения газеты – происходит что-то отвлекающее, это немедленно привлекает внимание. Этот внезапный сдвиг может быть отвлекающим фактором, но также считается важным рефлексом, поскольку быстрое обнаружение и реагирование на изменения в окружающей среде (когда это необходимо) может быть жизненно важным для выживания. Саккадическая латентность – время задержки между появлением цели и началом саккады – является важным параметром для изучения роли конкретных окуломоторных нейронов и структур мозга в инициировании саккад. В настоящее время проводится множество исследований, посвященных роли SEF в определении визуально значимых объектов и событий, с использованием саккадической латентности в качестве ключевого параметра. Активность SEF определяет выбор в задачах плавного слежения, но не само решение.

Сенсорные процессы

SEF реагирует как на слуховые, так и на зрительные стимулы.

Найти SEF

SEF был определен Шлагсом как область, где слабые токи (<50 мкА) вызывают саккады. Он по-прежнему идентифицируется, используя эту характеристику, а также опираясь на знание анатомии соседних структур (рис. 1).

Модели обезьян

Исследования SEF проводятся преимущественно на обезьянах. Как правило, используются обученные макаки-резусы, которым хирургическим путем имплантируют камеры для записи. Это позволяет получать данные о спайках и локальных полевых потенциалах (LFP) от нейронов SEF с помощью микроэлектродов, помещенных в камеру для записи. Также отслеживаются движения глаз с использованием оборудования для отслеживания взгляда. Эксперименты, разумеется, варьируются, но в качестве примера: обезьяну могут вовлечь в задачу визуального поиска цвета, посадив перед экраном компьютера. Обезьяна смотрит на точку на экране, которая одновременно меняется с заполненной на контурную, и на экране появляется цветная точка "противоположного" цвета. Обезьяну награждают за взгляд на новое место – за совершение одного саккадического движения – в течение 2000 мс, после чего она должна зафиксировать взгляд на этом месте в течение 500 мс. Используются разнообразные подобные задачи, а полученные данные анализируются для определения роли SEF в инициации саккад, визуальной заметности и т.д.