En evolutionärt uråldrig region i mitthjärnan, superior colliculus, kan självständigt utföra visuella beräkningar som länge tillskrivits främst cortexen, enligt en PLOS Biology-studie. Arbetet tyder på att uppmärksamhetsstyrande mekanismer med rötter för över 500 miljoner år hjälper till att separera objekt från bakgrunder och framhäva iögonfallande detaljer.
Forskare rapporterar att superior colliculus — en förfädersk visuell nav som bevarats hos alla ryggradsdjur — hyser kretsar kapabla till kärn-'center–surround'-beräkningar, en grundläggande princip för att upptäcka kanter, kontrast och iögonfallande drag i en scen. Resultaten, publicerade 16 oktober 2025 i PLOS Biology, indikerar att hjärnans förmåga att skilja figur från grund inte är begränsad till cortexen och återspeglar ett djupt evolutionärt arv. Studien lyftes fram av Universidad Miguel Hernández de Elche och ScienceDaily.
Genom att arbeta med mus-hjärnskivor kombinerade teamet mönstrad optogenetik, elektrofysiologi och beräkningsmodellering. Genom att aktivera specifika retinala vägar och registrera svar i superior colliculus visade de att aktivitet i omgivningen kan undertrycka svaret på en central stimulans — en hallmärke för center–surround-behandling — som stöds av celltyp-specifik kartläggning och storskaliga simuleringar.
"I årtionden trodde man att dessa beräkningar var exklusiva för den visuella cortexen, men vi har visat att superior colliculus, en mycket äldre struktur i evolutionära termer, också kan utföra dem autonomt," sa Andreas A. Kardamakis, som leder Neural Circuits in Vision for Action Laboratory vid Spaniens Institute for Neurosciences (IN), ett gemensamt centrum för Spanish National Research Council (CSIC) och Miguel Hernández University (UMH) i Elche. "Detta betyder att förmågan att analysera vad vi ser och avgöra vad som förtjänar vår uppmärksamhet inte är en nylig uppfinning av den mänskliga hjärnan, utan en mekanism som dök upp för mer än en halv miljard år sedan."
Medförsta författaren Kuisong Song tillade att superior colliculus "inte bara överför visuell information utan också bearbetar och filtrerar den aktivt, minskar svaret på enhetliga stimuli och förstärker kontraster," vilket understryker att urval och prioritering av visuell input är inbäddade i forntida subkortikala kretsar.
Författarna säger att resultaten stödjer en hierarkisk syn på synen där evolutionärt äldre strukturer hanterar essentiella, snabba beräkningar som styr orienterande beteenden. Att förstå hur dessa kretsar bidrar till uppmärksamhet kan, enligt institutets pressmeddelande, informera forskning om tillstånd präglade av uppmärksamhetsobalans eller sensorisk överkänslighet.
Projektet involverade samarbetspartners vid Karolinska Institutet och KTH Royal Institute of Technology i Sverige och vid MIT i USA, med IN CSIC-UMH-forskaren Teresa Femenía som spelade en nyckelroll i experimenten, enligt institutets tillkännagivande. Teamet utökar arbetet till levande djurmodeller för att undersöka hur superior colliculus formar uppmärksamhet under målorienterat beteende.
I relaterad forskning bidrog Kardamakis och Giovanni Usseglio med ett kapitel 2025 om evolutionen av visumotoriska neurala kretsar till Elseviers Evolution of Nervous Systems-serie (redigerad av J. H. Kaas), som granskar hur superior colliculus-liknande strukturer hos fiskar, amfibier, reptiler, fåglar och däggdjur integrerar sensorisk och motorisk information för att styra blicken. Som Kardamakis uttryckte det, "Evolutionen ersatte inte dessa forntida system; den byggde på dem. Vi förlitar oss fortfarande på samma grundläggande hårdvara för att avgöra var vi ska titta och vad vi ska ignorera."
