Когда-нибудь видели что-то, чего на самом деле нет? Может ли твой разум подшутить над тобой?? В «трюки» Возможно, ваш мозг реагирует на обратную связь между нейронами в разных частях зрительной системы, согласно исследованию, опубликованному в Journal of Neuroscience доцентом биологических наук Университета Карнеги-Меллона Сандрой Дж. Кульман и коллеги.
Понимание этой системы обратной связи может дать новое представление о нейронных схемах зрительной системы и может иметь дальнейшие последствия для понимания того, как мозг интерпретирует и понимает сенсорные стимулы.
Многие оптические иллюзии заставляют вас видеть то, чего нет. Возьмем, к примеру, треугольник Каниджи: когда вы помещаете три клина, похожих на Pac-Man, в правильном месте, вы видите треугольник, хотя края треугольника не нарисованы.
«Мы видим и мозгом, и глазами. Ваш мозг делает выводы, которые позволяют вам видеть треугольник. Это соединение точек между углами клиньев,» – сказал Кульман, который является участником инициативы Carnegie Mellon в области нейробиологии BrainHub и совместного Центра нейронных основ познания Карнеги-Меллона и Университета Питтсбурга (CNBC). «Оптические иллюзии иллюстрируют некоторые удивительные вещи, на которые способна наша зрительная система.»
Когда мы смотрим на объект, информация о том, что мы видим, проходит через нейронные цепи, начиная с сетчатки, через таламус и попадая в зрительную кору головного мозга. В зрительной коре информация обрабатывается в несколько этапов и в конечном итоге отправляется в префронтальную кору – область мозга, которая принимает решения, в том числе о том, как реагировать на данный стимул.
Однако не вся информация остается на этом пути продвижения вперед. На вторичном этапе обработки в зрительной коре некоторые нейроны меняют курс и отправляют информацию обратно на первый этап обработки. Исследователи из Карнеги-Меллона задались вопросом, может ли эта обратная связь изменить то, как нейроны зрительной коры головного мозга реагируют на стимул, и изменить сообщения, отправляемые в префронтальную кору.
Несмотря на то, что было проведено много исследований, изучающих, как информация движется вперед через зрительную систему, меньше было сделано для изучения влияния информации, которая движется назад. Чтобы выяснить, влияет ли информация, передаваемая от вторичного этапа обработки обратно к первому этапу, на то, как информация кодируется в визуальной системе, исследователям необходимо было количественно оценить объем информации, которая отправлялась со второго этапа обратно на первый этап. Используя модель мыши, они записали нормальное возбуждение нейронов на первом этапе зрительной коры, когда мышь смотрела на движущиеся паттерны, которые представляли края. Затем они заставили нейроны замолчать на втором этапе с помощью модифицированной оптогенетической технологии. Это остановило обратную связь информации со второго этапа обратно на первый этап и позволило исследователям определить, какая часть нейрональной активности на первом этапе обработки изображений была результатом обратной связи.
Двадцать процентов нейрональной активности в зрительной коре было результатом обратной связи, концепция, которую Кульман называет взаимной связностью. Это указывает на то, что некоторая информация, поступающая из зрительной коры головного мозга, не является прямым ответом на визуальные стимулы, а является ответом на то, как стимулы воспринимались более высокими областями коры головного мозга.
По ее словам, обратная связь может быть причиной того, что наш мозг завершает неотрисованные линии в треугольнике Канижи. Но что еще более важно, это означает, что изучение обратной связи нейронов важно для нашего понимания того, как мозг обрабатывает стимулы.
«Это новый способ изучения визуального восприятия и нейронных вычислений. Если мы хотим по-настоящему понять зрительный путь и корковую функцию в целом, мы должны понять эти взаимные связи,» Кульман сказал.
