Почему из двух одновременно поступающих изображений мы осознаем только одно, хотя мозг продолжает обрабатывать оба?
Исследователи изучили, как мозг приматов обрабатывает конкурирующие зрительные сигналы, используя экспериментальный метод – бинокулярное подавление вспышкой. Его принцип заключается в следующем: сначала одному глазу показывают изображение, а затем другому одновременно предъявляют новое. Обычно человек начинает осознавать именно новое изображение, тогда как первое словно исчезает из поля внимания, хотя оба сигнала продолжают поступать в мозг. Исследование опубликовано пока что на сервере препринтов bioRxiv.org.
Сначала ученые проверили эту методику на людях. Участники действительно чаще сообщали, что видят новое изображение, а не то, которое им показывали первым. Затем аналогичный эксперимент провели на двух макаках, одновременно регистрируя активность тысяч нервных клеток с помощью высокоплотных массивов электродов Neuropixels. Записи охватывали несколько участков мозга, специализирующихся на обработке лиц, в том числе области височной и префронтальной коры. Животным показывали разные изображения лиц и предметов, а исследователи отслеживали, как меняется активность нейронов в ответ на конкурирующие стимулы.
Даже когда животное, согласно экспериментальной модели, воспринимало одно и то же изображение на протяжении определенного периода, активность нейронов не оставалась постоянной. Примерно 15 раз в секунду мозг переключался между двумя короткими состояниями. В одном из них нейронная сеть преимущественно кодировала изображение, доступное осознанию, а в другом – изображение, которое было подавлено и не воспринималось сознательно. То есть мозг не полностью отбрасывал невидимый стимул, информация о нем продолжала обрабатываться и периодически становилась ведущей в активности нейронной сети.
Эти два состояния не обеспечивались разными группами нейронов. Одни и те же нервные клетки меняли характер своей активности, то есть в один момент преимущественно представляли осознаваемое изображение, а в следующий – подавленное. При этом в состоянии, соответствующем осознанному восприятию, нейронная реакция на видимое изображение была выраженнее. Используя зарегистрированную активность, исследователи смогли не только определить, какое изображение представлено в данный момент, но и с высокой точностью восстановить его отдельные визуальные особенности.
Ранее ученые часто анализировали усредненную активность нейронов за сравнительно длительное время и обнаруживали, что она лишь частично отражает осознаваемое изображение. Теперь авторы предполагают, что такая картина могла возникать из-за усреднения двух быстро чередующихся состояний – одного, связанного с осознанным содержанием, и другого, в котором сохраняется информация о подавленном стимуле. Получается, что для понимания сознательного восприятия важно учитывать не только то, где в мозге обрабатывается информация, но и то, как она организована во времени.
Подавленный стимул не обязательно перестает обрабатываться мозгом, а может сохранять достаточно подробное представление, чтобы влиять на последующие процессы. Эксперименты на животных позволяют изучать нейронные механизмы с высокой точностью, но сами по себе не дают прямого доступа к субъективным переживаниям макак. Авторы показывают, что сознательное восприятие может быть не устойчивым состоянием отдельных областей мозга, а результатом быстрого временного отбора информации внутри нейронных сетей.
Текст: Полина Ложкина