JN: мозг сначала настраивается на категории, а потом на детали

Фото из открытых источников

То, как мы фокусируем внимание ещё до того, как видим объект, имеет значение. Например, когда мы смотрим на что-то движущееся в небе, наши ожидания будут совершенно разными, будь то пролетающая мимо птица или летящий прямо на нас бейсбольный мяч.

Но неясно, фокусируется ли внимание нашего мозга в первую очередь на общей характеристике ожидаемого объекта, например на движении, или на конкретной особенности, например на направлении движения вверх или вниз.

Исследователи из Центра психики и мозга Калифорнийского университета в Дэвисе изучили эту проблему, анализируя электрическую активность мозга с помощью методов машинного обучения, в то время как добровольцы готовились видеть движущиеся цветные точки на экране. Исследование показало, что фокус внимания мозга сначала фокусируется на общей категории, а затем сужается до конкретного интересующего объекта. Исследование было опубликовано в журнале The Journal of Neuroscience. 

«Наше исследование показывает, что наш мозг сначала готовится к фокусировке внимания, активируя нейроны, представляющие общую категорию ожидаемого объекта, а затем быстро заостряет этот фокус», — сказал профессор Джордж Р. Мангун. «Это означает, что механизмы внимания мозга организованы в иерархию таким образом, что он готовится к восприятию стимула, постепенно сужая фокус нашего внимания».

Исследователи объединили данные электроэнцефалографии (ЭЭГ) с данными отслеживания движения глаз и машинного обучения для изучения «упреждающего внимания», которое позволяет человеку подготовиться к восприятию предстоящих сенсорных событий. Данные ЭЭГ отражают электрическую активность мозга с точностью до миллисекунды, используя электроды, надеваемые на голову. 

Исследование проводилось в 2024 году с участием 25 человек в возрасте от 19 до 39 лет.  

Исследовательская группа измерила, сколько времени требуется мозгу, чтобы подготовиться к восприятию цветных точек, движущихся по экрану. Цель состояла в том, чтобы выяснить, готовилось ли внимание мозга сначала к общей категории признаков интересующего объекта, например, цвету или движению, прежде чем оно могло быть сужено до конкретного признака, например, цвета или направления движения.

Таймер начинался с пустого экрана, после чего исследователи просили участников следить только за синей или зелёной точкой, либо за точкой, движущейся вверх или вниз. Таймер останавливался, когда появлялись точки. 

«Когда внимание направлено на цвет движущихся точек, оно подавляет внимание к направлению движения, и наоборот», — сказал ведущий автор исследования Шринивасан Мейяппан. «Этот широкий фокус внимания затем сужается ещё больше, чтобы подавить нерелевантные цвета, способствуя обработке интересующего нас цвета или движения».

Программное обеспечение для машинного обучения разделило активность мозга по каждому из общих и специфических признаков. Было выявлено различие, измеряемое миллисекундами. Миллисекунда — это тысячная доля секунды. 

Упреждающее внимание к общей категории точки — цвету или направлению движения — в среднем устанавливалось в мозге за 240 миллисекунд. Внимание к конкретной характеристике точки — синей, зелёной, или направленности вверх и вниз — занимало больше времени, в среднем 400 миллисекунд. 

«Системы управления, задействованные в процессе внимания, сначала настраивают мозг в целом, а затем сужают его, — сказал Мангун. — Это как пилот, направляющий самолёт в сторону Европы, а затем, ближе к концу, фокусирующийся на Роттердаме, а не на Берлине».

По словам Мангуна, более полное представление о работе мозга может дать важные знания о его здоровье. Например, будущие исследования могут обнаружить, что у людей с нарушениями внимания, например, с синдромом дефицита внимания и гиперактивности или аутизмом, наблюдается задержка в сужении фокуса внимания.

«Более глубокое понимание того, как мозг фокусирует свое внимание, позволит нам определить, какие части системы работают неправильно, что в дальнейшем может привести к различным симптомам восприятия или поведения, а следовательно, и к различным подходам к лечению», — сказал Мангун.