Как мозг расщепляет зрение, даже не замечая | MIT News

Мозг делит зрение между двумя полушариями – то, что у вас слева, обрабатывается правым полушарием, и наоборот – но ваш опыт работы с каждым велосипедом или птицей, который вы видите, проводятся на неотложной. Новое исследование нейробиологов в Институте обучения и памяти Пикауэр в MIT показывает, как мозг справляется с переходом.

«Удивительно, что некоторые люди слышат, что между полушариями существует некоторая независимость, потому что это на самом деле не соответствует тому, как мы воспринимаем реальность», – говорит Эрл К. МиллерПрофессор Пикаура в Институте Пикаура и отдел мозга и когнитивных наук Массачусетского технологического института. «В нашем сознании все кажется объединенным».

Существуют преимущества отдельной обработки зрения по обе стороны мозга, включая способность отслеживать больше вещей одновременно, Миллер и другие исследователи нашлино нейробиологи стремились полностью понять, как восприятие в конечном итоге кажется таким объединенным в конце.

Во главе с сотрудниками Пикоуэра Мэтью Брошардом и ученым -исследователем Джефферсоном Роем исследовательская группа измерила нейронную активность в мозге животных, когда они отслеживали объекты, пересекающие свое поле зрения. Результаты показывают, что различные частоты мозговых волн, закодированных, а затем передавали информацию из одного полушария в другое перед пересечением, а затем удерживались на представлении объекта в обоих полушариях до после завершения пересечения. Процесс аналогичен тому, как Relay Racers снимает эстафету, как ребенок поворачивается из одной бары обезьяны в другой, и как башни мобильных телефонов передают вызов от одного к другому, когда пассажир поезда проходит через их район. Во всех случаях как башни, так и руки активно держат то, что передается до тех пор, пока передача не будет подтверждена.

Свидетельствуя о передаче

Провести исследование, опубликовано 19 сентября в Журнал нейробиологииИсследователи измерили как электрический всплеск отдельных нейронов, так и различные частоты мозговых волн, которые возникают в результате скоординированной активности многих нейронов. Они изучали дорсальную и вентролатеральную префронтальную кору в обоих полушариях, областях мозга, связанных с исполнительными функциями мозга.

Колебания мощности частот волн в каждом полушарии рассказывали исследователям четкую историю о том, как мозг субъекта передавал информацию из «отправки» в «полученное» полушарие всякий раз, когда целевой объект пересекал середину своего поля зрения. В экспериментах цель сопровождалась объектом дистрактора на противоположной стороне экрана, чтобы подтвердить, что субъекты сознательно обращали внимание на движение целевого объекта, а не просто без разбора взгляда на то, что случилось на экране.

Самые высокочастотные «гамма» волны, которые кодируют сенсорную информацию, достигли пика в обоих полушариях, когда субъекты сначала посмотрели на экран и снова, когда появились два объекта. Когда изменение цвета сигнализировало, какой объект был целью отслеживать, увеличение гамма было очевидно только в «посылании» полушарии (на противоположной стороне в качестве целевого объекта), как и ожидалось. Между тем, сила несколько низкочастотных «бета» волн, которые регулируются, когда гамма-волны активны, варьируются обратно пропорционально гамма-волнах. Эта сенсорная динамика кодирования была сильнее в вентролатеральных местах по сравнению с дорсолатеральными.

Между тем, две отдельные полосы низкочастотных волн показали большую силу в дорсолатеральных местах в ключевые моменты, связанные с достижением передачи передачи. Примерно через четверть секунды до целевого объекта пересекал середину поля зрения, волны «альфа» нарастали в обоих полушариях, а затем достигли пика сразу после пересечения объекта. Между тем, волны «Theta» достигли пика после завершения пересечения, только в «получающем» полушарии (напротив новой позиции цели).

Сопровождая паттерн пиков волн, данные о всплеске нейронов показали, как проходило представление мозга о местонахождении цели. Используя программное обеспечение для декодера, которое интерпретирует, какую информацию представляют в пики, исследователи могли видеть целевое представление, возникающее в вентролатеральном месте отправки полушария, когда оно было сначала привлечено изменением цвета. Затем они могли видеть, что, поскольку цель приближалась к середине поля зрения, приемное полушарие присоединилось к отправному полушарию в представлении объекта, так что они оба кодировали информацию во время переноса.

Делая волну

Взятые вместе, результаты показали, что после того, как посылать полушарие первоначально закодировало цель с вентролатеральным взаимодействием бета и гамма -волн, дорсолатеральное наращивание альфа -волн привело к тому, что получающий полушарие предвидит передачу передачи путем отражения, связанного с посылкой полушарной полушаемости целевой информации. Альфа достигла своего пика сразу после того, как цель пересекла середину поля зрения, и когда передача была завершена, тета достигла пика в приемном полушарии, как будто сказал: «Я получил это».

И в испытаниях, где цель никогда не пересекала середину поля зрения, эта динамика передачи передачи не была очевидна в измерениях.

Исследование показывает, что мозг не просто отслеживает объекты в одном полушарии, а затем просто поднимает их заново, когда они входят в поле зрения другого полушария.

«Эти результаты предполагают, что существуют активные механизмы, которые передают информацию между полушариями головного мозга», – написали авторы. «Мозг, кажется, предвидит передачу и признает его завершение».

Но они также отмечают, основываясь на других исследованиях, что система межполушанной координации иногда может, по -видимому, разрушается в определенных неврологических состояниях, включая шизофрению, аутизм, депрессию, дислексию и рассеянный склероз. Новое исследование может послужить пониманием конкретной динамики, необходимой для успеха.

В дополнение к Брошарду, Рою и Миллеру, другие авторы газеты – Скотт Бринкат и Мередит Махнке.

Финансирование для исследования поступило от Управления военно -морских исследований, Национального института глаз Национального института здравоохранения, Фонда свободы вместе и Института обучения и памяти Пикоуэр.