Легко пропустить то, чего ты не ищешь. В известном примере людей просили внимательно наблюдать за двумя группами людей – одна группа была одета в черное, а другая в белое – передавали мяч между собой. Зрителей просили подсчитать, сколько раз мяч переходил от черного к белому. Примечательно, что большинство наблюдателей не заметили человека в костюме гориллы, идущего среди игроков. Эта способность мозга игнорировать постороннюю визуальную информацию имеет решающее значение для того, как мы работаем и функционируем, но процессы, управляющие восприятием и вниманием, полностью не поняты. Ученые давно предположили, что внимание к определенному объекту может изменить восприятие, усиливая определенную нейронную активность и подавляя активность других нейронов (головного мозга) "шум").
Теперь ученые Солка подтвердили эту теорию, показав, как слишком сильный фоновый шум от нейронов может прерывать сосредоточенное внимание и заставлять мозг с трудом воспринимать объекты. Результаты, опубликованные в eLife 22 февраля 2019 г., могут помочь улучшить дизайн визуального протезирования.
"Это исследование информирует нас о том, как информация кодируется в электрических цепях мозга," говорит профессор Солка Джон Рейнольдс, старший автор статьи. "Когда перед нами появляется стимул, это активирует популяцию нейронов, избирательных для этого стимула. Поверх этой реакции, вызванной стимулом, находятся большие низкочастотные колебания нейронной активности.
Предыдущая работа лаборатории Рейнольдса показала, что, когда внимание направлено на стимул, эти низкочастотные колебания подавляются. Теоретические модели обработки нейронной информации предполагают, что такие колебания должны ухудшать восприятие и что внимание улучшает восприятие, отфильтровывая эти колебания.
Чтобы напрямую проверить эту идею, исследователи обратились к передовой технологии, называемой оптогенетикой, – методике, которая может влиять на активность нейронов, направляя луч лазера на активируемые светом белки. Команда использовала протокол низкочастотной лазерной стимуляции, направленный на зрительную область мозга у животных, чтобы создать низкочастотные колебания отклика – те самые нервные колебания, которые подавляет внимание. Они измерили влияние этого на способность животного обнаруживать небольшое изменение ориентации визуального стимула, представленного на экране компьютера. Согласно теории, добавленный шум ухудшает восприятие. Затем они повторили эксперимент, но с использованием другого протокола работы с лазером, чтобы вызвать колебания в высокочастотном диапазоне, который не подавляется вниманием. В соответствии с теорией, это не повлияло на восприятие.
"Это первая проверка теоретической идеи о том, что повышенный фоновый шум может повредить восприятию," говорит первый и корреспондент Анирван Нанди, доцент Медицинской школы Йельского университета и бывший исследователь Солка. "Мы подтвердили, что внимание действительно действует в основном за счет подавления этой скоординированной активности нейронов."
"Эта работа открывает окно в нейронный код и станет частью нашего понимания нейронных механизмов, лежащих в основе восприятия. Более глубокое понимание нейронного языка восприятия будет иметь решающее значение при создании визуального протезирования," добавляет Рейнольдс, заведующий кафедрой Фиона и Санджай Джа в области нейробиологии.
Затем ученые планируют изучить различные типы клеток, которые составляют зрительную цепь в мозгу, чтобы лучше понять неврологические основы внимания и восприятия.