Мы не замечаем того, чего не ищем. Это подтверждается известным примером, когда исследуемых попросили внимательно следить за двумя группами людей, которые передавали мяч друг другу. Одни были одеты в белое, другие - в черное. Зрителей попросили подсчитать, сколько раз мяч переходил от людей в белом к людям в черном. Поразительно, но люди не заметили мужчину в костюме гориллы, разгуливавшего среди игроков. Эта способность мозга игнорировать постороннюю визуальную информацию имеет большое значение для нашего функционирования и сосредоточенности на работе. Однако процессы, управляющие восприятием и вниманием человека, до сих пор до конца не изучены. На протяжении многих лет ученые предполагают, что внимание к определенному объекту может изменить восприятие за счет усиления определенной активности нейронов и подавления активности других нейронов («шум» мозга).
Подтверждение теории
Эта теория была недавно подтверждена учеными из института Солка, которые показали, как чрезмерный нейронный шум может прерывать сфокусированное внимание и мешать мозгу правильно воспринимать окружающие объекты. Результаты, опубликованные в eLife 22 февраля 2019 года, могут помочь улучшить дизайн визуального протеза (бионического глаза, предназначенного для восстановления функции зрения у людей с полной или частичной слепотой).
«Данное исследование помогает лучше понять, как происходит кодирование информации в электрических цепях мозга, - говорит профессор института Солка Джон Рейнольдс, главный автор статьи. - Когда перед нами появляется раздражитель, в мозге активируется группа нейронов, которые являются селективными для этого раздражителя. На поверхности этой вызванной раздражителем реакции находятся большие, низкочастотные колебания нейронной активности».
Предыдущее исследование, проведенное в лаборатории Рейнольдса, показало, что, когда внимание направлено на раздражитель, эти низкочастотные колебания подавляются. Теоретические модели обработки нейронной информации предполагают, что такие колебания должны ухудшать восприятие и что внимание улучшает восприятие, отфильтровывая эти колебания.
Современные технологии помогут сделать невиданный доселе прорыв
Чтобы проверить эти предположения, исследователи обратились к ультрасовременной технологии под названием оптогенетика. Это метод, который может воздействовать на активность нейронов за счет излучения лазера на белки, активируемые светом. Группа ученых использовала протокольную запись низкочастотного лазерного возбуждения, направленного на зрительную кору мозга у животных, чтобы создать колебания низкочастотной реакции - те самые нейронные колебания, которые подавляют внимание. Ученые измерили влияние этих колебаний на способность животного обнаруживать небольшое изменение в движении визуального раздражителя, отображенного на экране компьютера. Теория оправдалась - добавленный шум ухудшает восприятие.
Затем эксперимент повторили, но для этого уже использовали другой лазерный протокол, чтобы вызвать колебания в высокочастотном диапазоне, который не подавляет внимание. В соответствии с теорией это никак не повлияло на восприятие.
Прогресс не стоит на месте
«Впервые идея о том, что повышенный фоновый шум может менять восприятие объектов, была доказана, - говорит ответственный за переписку автор Анирван Нэнди, доцент Медицинского факультета Йельского университета и бывший ученый института Солка. - Мы подтвердили, что концентрация внимания работает в основном за счет подавления этой скоординированной импульсной активности нейронов».
«Данное исследование откроет окошко для изучения нейронного кода и положит начало пониманию нейронных механизмов, лежащих в основе восприятия. Более глубокое понимание нейронного языка восприятия будет иметь решающее значение в создании визуальных протезов», - добавил Рейнольдс.
В дальнейшем ученые планируют изучить различные типы клеток, составляющих зрительную цепь в мозге. Их открытия помогут лучше понять неврологические аспекты внимания и восприятия.
