Если цена продукта снижается, желание покупать увеличивается – продукт кажется дешевле, даже если он, возможно, все еще слишком дорогой. Поэтому наше восприятие мира часто относительно: мы сравниваем то, что видим, с ориентиром – в данном случае с ценой до скидки. То же самое и с восприятием световых стимулов. Объект выглядит ярче, если фон темный, и темнее, если фон яркий. Оптические иллюзии помогают анализировать восприятие таких относительных контрастных сигналов. Однако то, что происходит на клеточном уровне в головном мозге, в значительной степени неизвестно. Ученые из Института нейробиологии Макса Планка в Мартинсриде использовали поведенческие эксперименты на плодовой мушке Drosophila, чтобы показать, что пространственная контрастная информация и двигательные стимулы обрабатываются в разных нервных цепях.
Оптические иллюзии заставляют наблюдателя поверить в то, что он видит то, чего на самом деле нет. Но это не из-за проблем со зрением. Вместо этого конкретные условия иллюзии показывают, как мозг анализирует окружающую среду. Некоторые эффекты основаны на относительном восприятии: объект кажется меньше, если он находится рядом с большими объектами, или больше, если он окружен более мелкими объектами. Другие иллюзии основаны на пространственном контрасте. Равномерно серая полоса перед фоном с градиентом яркости выглядит так, как будто одна сторона полосы темнее другой. Иллюзии движения, напротив, имитируют движение там, где его нет. Если ранее упомянутая серая полоса динамически светлеет и темнеет, например, на фоне градиента фона, это создает впечатление движения. Эта иллюзия известна как иллюзия контрастного движения.
Чтобы понять, как мозг обрабатывает оптическую информацию, Александр Борст и его отдел в Институте нейробиологии Макса Планка изучают мастера движения по зрению: муху. Основываясь на предыдущих выводах, касающихся видения движения мухи, животные не должны реагировать на иллюзии движения, такие как иллюзия контрастного движения. "Естественно, мы хотели узнать больше об этом", говорит Армин Бахл, ведущий автор исследования, опубликованного в научном журнале Neuron. В своих исследованиях ученые использовали сложный аппарат для тестирования поведения: муха, привязанная к небольшому крючку, ходит на подвешенном на воздухе полистироловом шаре, окруженном виртуальной средой. Движение мяча указывает направление, в котором идет муха. Это, в свою очередь, позволяет сделать выводы о восприятии животного. Когда ученые проверили иллюзию контрастного движения в этой экспериментальной установке, они были удивлены: мухи очень четко реагировали на иллюзии и воспринимали предполагаемое движение в том же направлении, как и люди-наблюдатели.
Разделение труда в мозгу мух
Чтобы изучить новые результаты более подробно, исследователи использовали генетическое молчание, чтобы отключить клетки в мозгу мух, которые отвечают за двигательное зрение. Такие мухи полностью слепы к движению, как показывает поведенческий эксперимент: если муха окружена вращающимся полосатым цилиндром, мухи дикого типа будут вращаться одновременно с движением – вправо, если цилиндр поворачивается вправо и влево. если вращение влево. Это врожденное поведение мух и многих других животных известно как оптомоторная реакция. Это помогает животным, а также нам, людям, стабилизировать наш курс и летать или ходить по прямой. Мухи, слепые к движению, напротив, не проявляют оптомоторной реакции.
Однако когда ученые продемонстрировали контрастную иллюзию движения слепым к движению мухам, они не обнаружили никакой разницы по сравнению с поведением обычных мух. "Это был действительно удивительный результат", вспоминает Армин Бахл. Ученые пришли к выводу, что пространственный контраст и движение вычисляются и обрабатываются в разных областях мозга. "Все данные свидетельствуют о том, что мозг мухи анализирует то, что видит, через множество нейронных каналов: один канал для движения, другой для пространственного контраста и, весьма вероятно, дополнительные каналы для других характеристик визуальной среды", резюмирует Армин Бахл. На вопрос, верно ли это и для людей, Александр Борст отвечает: "Скорее всего! Зрительная система человека также очень модульна." Таким образом, эта работа по контрастному зрению у мух помогает нам понять, как мозг воспринимает и обрабатывает различные стимулы в окружающей среде.