Новое исследование на животных проливает свет на феномен «визуальной маскировки»

Странный феномен, называемый визуальной маскировкой, может раскрыть временные рамки восприятия, но лежащие в его основе механизмы до конца не изучены.

Вам когда-нибудь хотелось что-то развидеть? Оказывается, ваш мозг на это способен.

К сожалению, это ограниченная сверхспособность: при визуальной маскировке мы не воспринимаем сознательно изображение, если другое изображение показывается в быстрой последовательности.

Но время появления этих изображений имеет значение. Чтобы маскирование сработало, первое изображение должно мигать довольно быстро, а второе изображение должно мигать быстро (порядка 50 миллисекунд).

Чтобы внести ясность: хотя первое изображение и не задерживается в вашем поле зрения очень долго, оно определенно достаточно долгое, чтобы вы осознавали его без второго изображения или маски.

Ученые открыли это явление еще в 19 веке, но почему и как человеческий мозг это делает, остается загадкой.

«Это интересное наблюдение: то, что присутствует в мире, не совсем точно отражается в вашем восприятии», — сказал доктор Шон Олсен, исследователь из Института Аллена.

«Как и другие зрительные иллюзии, мы думаем, что они что-то говорят нам о том, как работает зрительная система и, в конечном итоге, о нейронных цепях, лежащих в основе зрительного восприятия».

В своем новом исследовании доктор Олсен и его коллеги углубились в науку, лежащую в основе этой странной оптической иллюзии, и впервые показали, что она случается и у мышей.

Обучив мышей сообщать об увиденном, исследователи также смогли определить определенную область мозга, которая необходима для работы иллюзии визуальной маскировки.

«Наше исследование сужает области мозга, ответственные за понимание окружающего мира», — сказал доктор Кристоф Кох из Института Аллена.

«Каковы этапы между дождем фотонов на вашей сетчатке и реальным сознательным восприятием того, что вы видите?»

Когда дождь фотонов попадает на нашу сетчатку, информация проходит заданный путь от наших глазных яблок через несколько различных областей мозга, заканчиваясь в областях более высокой обработки коры головного мозга, морщинистой внешней оболочки мозга.

Из предыдущих исследований визуальной маскировки ученые знают, что нейроны сетчатки и части мозга на ранних стадиях этого пути активируются, даже когда человек не осознает, что видит изображение. Другими словами, ваш мозг видит вещи без вашего ведома.

Чтобы изучить, как бессознательное ощущение превращается в сознательное восприятие и действие, ученые сначала обучили 16 мышей поворачивать крошечное колесо LEGO в направлении быстро мигающего изображения в обмен на угощение, если они выберут правильное направление.

Затем они добавили разные маскирующие изображения по обе стороны экрана, сразу за целевым изображением.

После добавления маски животные больше не могли правильно выполнять задачу — это означало, что они больше не осознавали исходное целевое изображение.

Поскольку визуальное маскирование никогда раньше не тестировалось на мышах, авторам пришлось создать для них задачу, то есть изображения и способ их показа отличались от тех, которые использовались в предыдущих исследованиях на людях.

Чтобы подтвердить, что оптическая иллюзия, которую они показали грызунам, актуальна и для нас, они также протестировали ее на 16 людях.

Человеческое восприятие (или его отсутствие) и восприятие мышами этой специфической зрительной маскирующей иллюзии оказалось очень похожим.

Затем исследователи использовали специальную технику, известную как оптогенетика, которая позволяет быстро подавлять активность клеток или целых областей мозга с помощью вспышки света.

Они нацелили это подавление на первичную зрительную кору мыши, которая, как известно, является первой частью коры, где визуальная информация из глаз поступает в высшие корковые области мозга.

Выключив первичную зрительную кору в момент показа маскирующего изображения, но после целевого изображения они смогли полностью заблокировать зрительную маскировку — мыши вернулись к правильному определению местоположения первого изображения, даже несмотря на то, что маскирующее изображение было подарок.

Этот результат означает, что сознательное восприятие происходит либо в зрительной коре, либо в более высоких областях коры, расположенных ниже нее.

«Это соответствует общему мнению в этой области о том, что кора головного мозга является местом сознательного восприятия у млекопитающих, включая нас», — сказал доктор Кох.

Хотя исследование сузило область, отвечающую за сознательное восприятие, до коры, все еще есть много областей коры, которые могут быть задействованы.

Дальнейшие исследования должны будут заставить замолчать эти другие области, чтобы проверить их влияние на задачу визуальной маскировки.

«Мы начинаем устанавливать некоторые границы того, где происходит маскировка», — сказал доктор Олсен.

«Мы считаем, что это хорошая парадигма для отслеживания других областей, которые слушают первичную зрительную кору и, по сути, объединяют потоки целевой и маскирующей информации в мозге».

Выводы были опубликованы в журнале Природа Нейронауки.

_____

СД Гейл и другие. Для обратной маскировки у мышей требуется зрительная кора. Нат Нейроски, опубликовано в Интернете 13 ноября 2023 г.; дои: 10.1038/s41593-023-01488-0