進化的に古い中脳領域である上丘（superior colliculus）は、長い間主に皮質に帰属されていた視覚計算を独立して実行できると、PLOS Biologyの研究が示している。この研究は、5億年以上前の起源を持つ注意誘導メカニズムが、物体を背景から分離し、顕著な詳細を強調するのに役立つことを示唆している。
研究者らは、上丘——脊椎動物全体で保存された祖先的な視覚ハブ——が、シーン内のエッジ、コントラスト、顕著な特徴を検出するための基本原則である「中心–周辺」計算の回路を有していると報告している。この発見は、2025年10月16日にPLOS Biologyに掲載され、脳の図形と背景を解析する能力は皮質に限定されず、深い進化的遺産を反映していることを示している。この研究は、Universidad Miguel Hernández de ElcheとScienceDailyによって強調された。
マウス脳スライスを用いて、チームはパターン化された光遺伝学、電気生理学、計算モデルを組み合わせた。特定の網膜経路を活性化し、上丘での応答を記録することで、周囲の活性が中心刺激への応答を抑制することを示した——これは中心–周辺処理の特徴であり、細胞タイプ特異的マッピングと大規模シミュレーションによって支持されている。
「何十年もの間、これらの計算は視覚皮質に特有のものと考えられてきたが、上丘は進化的にはるかに古い構造であり、それらを自律的に実行できることを示した」と、スペインの神経科学研究所（IN）のNeural Circuits in Vision for Action Laboratoryを率いるAndreas A. Kardamakisは述べた。INはスペイン国家研究評議会（CSIC）とエルチェのMiguel Hernández大学（UMH）の共同センターである。「これは、私たちが見るものを分析し、何が注意に値するかを決定する能力が、人間脳の最近の発明ではなく、5億年以上前に現れたメカニズムであることを意味する。」
共同筆頭著者のKuisong Songは、上丘が「視覚情報を単に伝達するだけでなく、積極的に処理・フィルタリングし、均一刺激への応答を減らし、コントラストを強化する」と付け加え、視覚入力の選択と優先順位付けが古い皮質下回路に埋め込まれていることを強調した。
著者らは、この結果が視覚の階層的見方を支持し、進化的に古い構造が行動指向の迅速な計算を処理し、指向行動を導くものであると述べている。これらの回路が注意にどのように寄与するかを理解することは、研究所のリリースによると、注意の不均衡や感覚過敏を特徴とする状態に関する研究に役立つ可能性がある。
このプロジェクトには、スウェーデンのKarolinska InstitutetとKTH Royal Institute of Technology、および米国のMITの協力者が関与し、IN CSIC-UMHの研究者Teresa Femeníaが重要な実験的役割を果たしたと、研究所の発表によると述べられている。チームは、目標指向行動中の上丘が注意をどのように形成するかを調べるために、生きている動物モデルへの拡張を行っている。
関連する学術活動では、KardamakisとGiovanni Usseglioは、2025年にElsevierのEvolution of Nervous Systemsシリーズ（J. H. Kaas編）に視覚運動神経回路の進化に関する章を寄稿し、魚、両生類、爬虫類、鳥、哺乳類の上丘様構造が感覚と運動情報を統合して視線を導く方法をレビューした。Kardamakisは「進化はこれらの古代システムを置き換えなかった；それらを基盤に構築した。私たちはまだ、どこを見るか、何を無視するかを決める同じ基本ハードウェアに依存している」と述べた。
