В то время как предыдущие исследования указывают на частичное совпадение активности мозга во время восприятия и во время извлечения образов из памяти, новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что они систематически различаются.
Исследователи обнаружили, что мозг работает совершенно по-разному, когда мы вспоминаем то, что видели когда-то, по сравнению с тем, когда мы видим что-то впервые.
Извлечение из памяти каких-либо пережитых жизненных эпизодов позволяет людям вспоминать детали предыдущего опыта. На протяжении десятилетий считалось, что в процессе извлечения происходит повторная активация той же нейронной активности, которая имела место во время восприятия изначального события. То есть, к примеру, попытки вспомнить лицо друга могут вызвать ту же нейронную активность, которая присутствовала, когда вы видели его лицо вживую.
Действительно, сходства активности во время восприятия и вспоминания существуют. Это подтверждается данными нейровизуализации, которые демонстрируют, что одни и те же зрительные области коры, активные во время восприятия, также активны во время представления (воображения) того же события и поиска в долговременной памяти. При этом сила и характер активности зрительной коры связаны с успехом при воспроизведении в задачах на память.
Однако, несмотря на кажущиеся совпадения, паттерны активности все же отличаются. Вопрос о том, какие именно свойства нейронной активности воспроизводятся в зрительной коре при извлечении из памяти, а какие нет, пока остается без ответа.
Поиском ответа на этот вопрос озаботились исследователи из Колумбийского университета (США). Они полагают, что эти различия при восприятии и вспоминании связаны с архитектурой самой зрительной системы и с тем, что процессы зрения и памяти порождают разные паттерны активности в этой архитектуре. И наверняка они имеют решающее значение для лучшего понимания поведения памяти и связанных с ним недугов.
В новой работе исследователи при помощи функциональной МРТ (фМРТ) измеряли реакции зрительной коры испытуемых во время выполнения двух типов задач: 1) восприятия, когда они рассматривали сигналы (геометрические фигуры в разных местах на экране компьютера) и связанные с ними пространственные стимулы (углы – или локации, специально отведенные под определенные фигуры); 2) памяти, когда их просили посмотреть на сигналы и вспомнить связанные с ними пространственные стимулы. Изменение расположения этих визуальных форм в экспериментах позволило исследователям очень точно отслеживать и понимать активность памяти в зрительной системе.
Результаты, как и ожидалось, показали некоторое сходство между активностью нейронов во время восприятия (первоначальной обработки) геометрических фигур и при попытке вспомнить их. Те части зрительной коры, которые были задействованы при первом видении фигур, также оказались активными во время обработки памяти. Однако же активность во время запоминания весьма отличалась от активности во время восприятия. Многие из этих различий связаны с тем, как визуальные сцены отображаются в мозге.
Зрительные области мозга человека организованы иерархически. Первичная зрительная кора (V1) – это область, находящаяся внизу иерархии, которая получает визуальные входные данные. От нее сигналы передаются на последующие уровни для дальнейшей обработки — во вторичную зрительную кору (V2), затем V3 и т. д. V1 отображает визуальную сцену в мельчайших пространственных деталях и точно фиксирует пространственное расположение изображений, в то время как высшие области мозга извлекают более сложную информацию: форму объекта, его цвет, отношение к какой-либо категории (чашка или миска). Но то, что приобретается в сложности, теряется в пространственной точности.
Однако по мере того, как более высокие области извлекают более сложную информацию, они меньше заботятся о точном пространственном расположении изображения. Исследователи обнаружили, что во время зрительного восприятия небольшого объекта активируется небольшая часть первичной зрительной коры, большая часть вторичной и еще большие части высших отделов коры. Это было ожидаемо из-за известных свойств визуальной иерархии. Однако также они обнаружили, что эта прогрессия теряется при попытке вспомнить визуальный стимул (то есть при активации процесса извлечения из памяти).
Как объясняют авторы работы, в восприятии активность мозга становится более рассредоточенной по мере продвижения вверх по иерархии структур обработки информации. И, напротив, в памяти активность, начинающаяся на вершине иерархии, уже рассредоточена и не может сужаться по мере спуска вниз, поэтому остается относительно постоянной.
В совокупности, как отмечают авторы, эта работа способствует подробному описанию реактивации зрительной коры и проливает свет на более широкие вычислительные принципы, управляющие нисходящими процессами в сенсорных системах.
Текст: Анна Удоратина