Computational neuroimaging of visual field loss

Oogziekten zoals maculadegeneratie treden veel op bij ouderen. Ze beschadigen het netvlies van het oog, veelal met blindheid als gevolg. Vaak wordt aangenomen dat de visuele hersengebieden zich reorganiseren wanneer ze (door blindheid) niet meer gestimuleerd worden. Onderzoek van UMCG-promovendus Koen Haak laat zien dat de organisatie van visuele hersengebieden stabieler is dan wordt aangenomen. De effecten die eerder voor reorganisatie werden aangezien, blijken ook bij gezonde mensen voor te komen. Dat is goed nieuws voor mensen met een netvliesbeschadiging. Als het in de toekomst mogelijk wordt om het netvlies te herstellen - en het onderzoek op dit terrein is veelbelovend - dan hoeft de patiënt niet meer opnieuw te “leren” zien. De hersenen kunnen de informatie die via de ogen binnenkomt nog gewoon verwerken. Binnen zijn promotieonderzoek ontwikkelde Haak ook een nieuwe functionele MRI-analysemethode. Deze maakt het mogelijk de verbindingen tussen verschillende hersengebieden uiterst nauwkeurig in beeld te brengen. Dit is niet alleen een stimulans voor het onderzoek naar de gevolgen van blindheid voor onze hersenen, maar kan ook nieuwe inzichten in andere hersenprocessen opleveren

Linking cortical visual processing to viewing behaviour using fMRI

One characteristic of natural visual behavior in humans is the frequent shifting of eye position. It has been argued that the characteristics of these eye movements can be used to distinguish between distinct modes of visual processing (Unema et al, 2005). These viewing modes would be distinguishable on the basis of the eye-movement parameters fixation duration and saccade amplitude and have been hypothesized to reflect the differential involvement of dorsal and ventral systems in saccade planning and information processing. According to this hypothesis, on the one hand, while in a pre-attentive or ambient mode, primarily scanning eye movements are made; in this mode fixation are relatively brief and saccades tends to be relatively large. On the other hand, in attentive focal mode, fixations last longer and saccades are relatively small, and result in viewing behaviour which could be described as detailed inspection. Thus far, no neuroscientific basis exists to support the idea that such distinct viewing modes are indeed linked to processing in distinct cortical regions. Here, we used fixation-based event-related (FIBER) fMRI in combination with independent component analysis (ICA) to investigate the neural correlates of these viewing modes. While we find robust eye-movement-related activations, our results do not support the theory that the above mentioned viewing modes modulate dorsal and ventral processing. Instead, further analyses revealed that eye-movement characteristics such as saccade amplitude and fixation duration did differentially modulate activity in three clusters in early, ventromedial and ventrolateral visual cortex. In summary, we conclude that evaluating viewing behaviour is crucial for unraveling cortical processing in natural vision