Лаборатория создана в 1979 г. под руководством проф. Н.Ф. Подвигина.

Проводимые психофизические и нейрофизиологические исследования посвящены изучению принципов и механизмов системы зрительного управления движениями глаз и взором, нейронных механизмов глобального и локального описания зрительных объектов и их полутоновых поверхностей, механизмов кооперативного функционирования нейронных структур мозга.

В результате исследований получен ряд новых приоритетных данных.

Электрофизиологические эксперименты показали, что каждый уровень зрительной системы инициирует определенный тип движений глаз. Например, наружное коленчатое тело (НКТ) – рефлекторные фовиационные саккады, зрительная кора – прослеживающие движения. Выявлено, что отклонения глаз и головы наблюдателя влияют на характеристики саккад и оказывают возвратные влияния на функции зрительной системы – световую чувствительность и разрешающую способность. Выявлен и изучен нейронный механизм передних бугров четверохолмия, непосредственно осуществляющий пространственное наведение глаз на зрительную цель в процессе ее фовеации. Эти результаты имеют прикладное значение (разработка системы «человек–машина», критериев профотбора, а также медицинской диагностики некоторых форм патологии органов системы зрения и др.).

Обнаружено и изучено новое свойство нейронов зрительной системы – их ориентационная избирательность к направлению вектора градиента яркости в фрагменте светотеневой поверхности (ранее тестовое изображение градиента яркости не использовалось в нейрофизиологии зрения). Показано, что ориентационная избирательность к направлению вектора градиента яркости свойственна именно классическим, ориентационно-избирательным к направлению полос нейронам Хьюбела. Эти нейроны способны описывать не только контуры и текстуру зрительных объектов, но и характеристики их светотеневых поверхностей. Эти данные также имеют прикладное значение (техническое зрение, сенсоры роботов, протезирование зрения, нейроподобные сети).

Исследован ряд нейронных механизмов, лежащих в основе функционирования нейронных сетей зрительной системы. Выявлен принцип селективной самосинхронизации импульсов в реакциях нейронов нейронных пулов. Показано, что степень синхронности импульсов в реакциях нейронов зависит от уровня возбуждения пула и от схожести импульсных паттернов реакций, т. е. от близости функционального предназначения анализируемых пар нейронов.

Анализировались процессы временного квантования импульсных сигналов нейронов структур прямого зрительного пути (сетчатка, НКТ, зрительная кора). Предложена организация «плавающей» логарифмической шкалы значений кратных временных квантов (в рассматриваемом диапазоне 1–1000 мс) с фундаментальным квантом, равным 1 мс. Такая оценка значений временных квантов импульсных потоков формализует понятие временной детерминированности функционирующих механизмов мозга и может быть базовым механизмом оценки и восприятия человеком интервалов текущего времени.

Анализ импульсных реакций нейронов НКТ показал существование нейронов трех типов, порождающих осцилляторные процессы трех различных, кратных между собой, частот, значения которых составляли примерно 90, 60 и 30 Гц, что может лежать в основе принципа кратной синхронизации сигналов. Прикладное значение заключается в возможности применения этих данных при решении задач информационных технологий, использующих сети на нейроподобных элементах.

В морфофункциональных исследованиях обнаружена ретинотопически организованная колонкообразная нейронная структура перигеникулятного ядра кошки и показано топическое соответствие нейронных колонок перигеникулятного ядра и НКТ.