Neuron: «визуальный беспорядок» влияет на работу мозга

Фото из открытых источников

Независимо от того, смотрим ли мы на свои телефоны, на страницу книги или на человека за столом, объекты нашего внимания никогда не находятся изолированно; в поле нашего зрения всегда есть другие объекты или люди. Однако то, как этот визуальный «беспорядок» влияет на визуальную обработку в мозге, не очень хорошо изучено.

В  новом исследовании, опубликованном в журнале Neuron, исследователи из Йельского университета показывают, что этот беспорядок изменяет то, как информация течет в мозге, а также точное расположение этого беспорядка в более широком поле зрения. Результаты помогают прояснить нейронную основу восприятия и предлагают более глубокое понимание зрительной коры в мозге.

«Предыдущие исследования показали, что визуальный беспорядок влияет на цель вашего восприятия, причем в разной степени в зависимости от того, где этот беспорядок находится по отношению к тому, куда вы в данный момент смотрите», — сказал соавтор исследования Анирван Нанди из Йельской школы медицины (YSM). «Так, например, если меня попросят прочитать слово «кошка» краем глаза, буква «т» будет иметь гораздо больший эффект, чем буква «с», в моей неспособности точно идентифицировать букву «а», даже если «с» и «т» находятся на одинаковом расстоянии от «а»».

Это явление называется «визуальной скученностью», и именно поэтому мы не можем читать краем глаза, как бы мы ни старались, и почему нам трудно распознавать объекты, когда они находятся среди беспорядка на краю нашего зрения, говорит Нэнди.

В новом исследовании ученые намеревались определить, что происходит в мозге при наличии этого визуального беспорядка.

Для этого они обучили макак — вид, чьи зрительные системы и способности наиболее схожи с человеческими — фиксироваться на центре экрана, в то время как визуальные стимулы предъявлялись внутри и за пределами их рецептивных полей. Во время выполнения этой задачи исследователи регистрировали нейронную активность в первичной зрительной коре обезьяны, главном шлюзе мозга для обработки визуальной информации.

Исследователи обнаружили, что конкретное расположение этого беспорядка в поле зрения обезьяны не оказывало особого влияния на то, как информация передавалась между нейронами в первичной зрительной коре. Однако оно влияло на то, насколько эффективно эта информация передавалась.

Это своего рода телефонное дерево, в котором людей просят звонить друг другу, чтобы передать часть информации, пока, один за другим, все члены группы не получат информацию. В случае визуального восприятия, говорят исследователи, расположение визуального беспорядка не изменило порядок телефонного дерева, но изменило то,  насколько  хорошо сообщение было передано от человека к человеку.

«Например, визуальный беспорядок в одном месте будет в меньшей степени влиять на поступление информации в определенный слой первичной зрительной коры, чем беспорядок в другом месте», — говорит соавтор исследования Моника Джади.

Исследователи также обнаружили общее свойство зрительной коры, которое ранее не было известно.

В зрении и распознавании объекта задействовано несколько областей мозга, и информация проходит через эти области в определенном порядке. Например, первичная зрительная кора посылает пакет информации во вторичную зрительную кору, которая затем посылает свою информацию на следующую остановку.

«Уже было хорошо известно, что в отдельных визуальных областях происходят сложные вычисления, а затем результаты этих вычислений передаются в следующую область визуальной иерархии для завершения всего вычисления по распознаванию объекта», — сказала Джади. 

В новом исследовании ученые обнаружили, что в этих более крупных областях также есть субъединицы, которые выполняют собственные вычисления и передают часть, но не всю, этой информации другим субъединицам. Это открытие устраняет разрыв, который существовал между различными областями, изучающими зрение, сказал Нэнди.

Теперь исследователи интересуются, как беспорядок может повлиять на обработку информации между областями мозга и как внимание влияет на эту систему.

«Например, когда вы ведете машину, вы можете смотреть на машину перед вами, но ваше внимание может быть сосредоточено на машине на соседней полосе, поскольку вы пытаетесь определить, собираются ли они влиться в поток», — говорит Нэнди.

Таким образом, подробную визуальную информацию вы получаете от автомобиля, едущего перед вами, но интересующая вас информация находится вне вашего фокуса.

«Как это внимание компенсирует тот факт, что, хотя у вас нет информации с наилучшим разрешением, вы все равно можете воспринимать эту часть визуального пространства, на которую вы обращаете внимание, гораздо лучше, чем то, куда вы на самом деле смотрите?» — сказала Джади. «Как внимание влияет на поток информации в коре? Это то, что мы хотим исследовать».