Мозг может переключаться между двумя версиями реальности 15 раз в секунду

Фото из открытых источников

Новое препринтное исследование с участием макак и людей предполагает, что мозг может переключаться между сознательной и бессознательной информацией примерно 15 раз в секунду, что поднимает странную возможность того, что на сознательное восприятие мира влияет нечто иное, чем визуальная информация. Результаты исследования, еще не прошедшие рецензирование, размещены на bioRxiv.

«В любой момент времени лишь часть мозговой активности достигает сознания, в то время как остальная часть обрабатывается без какого-либо восприятия», — пишут американские нейробиологи Джанис Хессе и Дорис Цао. «Вопрос о том, как возникает это разделение, является одной из самых основных нерешенных проблем в нейробиологии».

Многие вещи наш организм делает автоматически, и восприятие — одна из них. Мы перемещаемся по миру под постоянным потоком сенсорной информации, и мы не можем отключить свою способность её воспринимать.

Наш мозг способен отбрасывать часть этой информации. Известный пример —нос. Он всегда находится точно посередине поля зрения, но мозг в основном игнорирует его. Вы знаете, что он там; вам не нужно постоянно подтверждать это глазами.

Это, безусловно, чрезвычайно полезно. Без этого мы были бы перегружены огромным объемом сенсорной информации, поступающей в наш мозг. Но это также поднимает важный вопрос: как мозг определяет, какую информацию мы воспринимаем сознательно, а какая остается скрытой от нашего сознания?

В поисках ответов нейробиологи десятилетиями изучали, какие части мозга активируются при осознанном восприятии стимулов. Однако со временем возникла проблема. Те же самые части мозга могут реагировать и на бессознательные стимулы.

Хессе и его коллеги задали новый вопрос. Что если эти поиски были сосредоточены не на том измерении? А что если ответ кроется не в пространстве, а во времени?

Иными словами, они полагали, что изменение мозговой активности с течением времени может дать подсказки о том, как мозг обрабатывает сознательную и бессознательную визуальную информацию.

Их исследование было сосредоточено на макаках. Макаки в анаглифных очках.

Многие, вероятно, знакомы с очками, у которых одна линза красная, а другая — голубая, предназначенными для того, чтобы обмануть глаза и создать впечатление, будто показано трехмерное изображение.

Та же система может быть использована для отображения глазам двух разных изображений. Глаз, смотрящий через голубую линзу, может видеть красное изображение, но не голубое, а глаз, смотрящий через красную линзу, может видеть голубое изображение, но не красное.

Исследователи использовали этот трюк, чтобы показать макакам два разных лица. Сначала они показывали одно лицо одному глазу. Затем, пока это изображение оставалось на месте, они внезапно показывали второе лицо другому глазу.

Вот тут-то и начинаются странности. Вместо того чтобы видеть оба лица одновременно, мозг, как правило, отдает приоритет только что появившемуся лицу, вытесняя первое из сознательного восприятия.

Первое лицо никуда не исчезло. Глаз по-прежнему его воспринимает. Но мозг больше не преобразует его в сознательное восприятие.

Это явление называется бинокулярным подавлением вспышки; это очень полезный инструмент, который нейробиологи, изучающие сознательную и бессознательную обработку визуальной информации, используют уже несколько десятилетий.

Однако макаки не могли сказать исследователям, какое из двух изображений они воспринимали сознательно, поэтому для проверки методики и подтверждения того, что сознательное восприятие доминировало второе изображение, были привлечены люди.

Убедившись, что методика работает должным образом, исследователи переключили свое внимание на мозг макак.

Используя крошечные электроды, введенные в области, отвечающие за обработку визуальной информации, исследователи регистрировали электрическую активность сотен нейронов одновременно, пока обезьяны смотрели на конкурирующие изображения.

Особый интерес у них вызвали области мозга, специализирующиеся на распознавании лиц. Здесь они выявили два различных паттерна мозговой активности: один связан с первым лицом, а другой — со вторым.

Интересно, что со временем также выявилась определенная закономерность.

Хотя ожидалось, что второе лицо останется доминирующим в сознательном восприятии, нейроны не представляли это лицо непрерывно. Вместо этого их активность быстро чередовалась между лицом, воспринимаемым в сознании, и лицом, подавленным из сознания.

Эти переключения происходили примерно 15 раз в секунду.

Таким образом, несмотря на то, что ожидалось, что второе лицо будет доминировать в восприятии макак, первое лицо продолжало мелькать в их мозгу.

Исследователи обнаружили еще кое-что интригующее. В моменты осознанности нейроны реагировали более резко на черты воспринимаемого лица, чем на черты подавленного лица в моменты подавления, что предполагает, что мозг может обладать способом различения этих двух типов лиц, даже когда он чередует их.

Полученные результаты не объясняют, как мозг решает, какая информация попадает в сознание, но исследователи предполагают, что этот процесс позволяет мозгу отбирать альтернативную визуальную информацию, не изменяя текущего поведения. Такой процесс может позволить нам продолжать ориентироваться в мире, в то время как наш мозг незаметно рассматривает другие интерпретации того, что мы видим.

Есть и некоторые важные ограничения. В исследовании участвовали всего две макаки, и они не могли описывать увиденное, поэтому их сознательное восприятие приходилось выводить из экспериментов с участием людей. Кроме того, исследователи изучали только определенные области, участвующие в обработке визуальной информации, а не весь мозг.

Тем не менее, полученные результаты поднимают захватывающую возможность – что наше, казалось бы, бесперебойное восприятие мира обеспечивается бурной, сложной нейронной активностью, происходящей за закрытыми дверями нашего сознательного опыта.

«Выявление механизмов, которые управляют этими переходами, и определение причин, по которым осознанию становятся доступны лишь некоторые временные отрезки, будет иметь решающее значение для понимания того, как временная динамика популяции приводит к сознательному восприятию», — пишут исследователи.