Ученые рассказали о «бутылочном горлышке» при обработке изображений человеческим мозгом — Naked Science
6 минут
София Жаботинская

Ученые рассказали о «бутылочном горлышке» при обработке изображений человеческим мозгом

Новое исследование объяснило, почему мы иногда не видим того, что на самом деле видели.

Примеры изображений, использованных в эксперименте
Примеры изображений, использованных в эксперименте / © Martin, Cox et al., Journal of Vision, 2019

Авторы работы, опубликованной в Journal of Vision, описали явление сбоя визуальной обработки. Оно возникает, если на нейроны, обрабатывающие изображения, начинают поступать все новые и новые визуальные сигналы со слишком большой скоростью. Из-за этого возникает «затор», нейроны не справляются с потоком и некоторые образы начинают «выпадать», не доходя до уровня сознания.

Команда нашла доказательство того, что «узкое место» может возникнуть в нейронах  пути, по которому проходят сигналы от зрительной стимуляции. Этот нейрональный путь начинается в зрительной коре, расположенной в задней части мозга и распространяется вперед, быстро обрабатывая визуальные сигналы до лобной коры. Затем этот путь дает «обратную связь», снова отправляя сигналы обратно в области, в которых проходила первичная обработка. По итогам испытаний, именно при обратной связи возникает сбой. Этот этап нужен, чтобы результат обработки мозгом изображения достиг сознания участников эксперимента, сообщают ученые.

«Предыдущие исследования показали, что люди довольно слабы в отслеживании объектов внимания, которые появляются близко друг к другу во времени, хотя человеческий мозг может обрабатывать до 70 изображений в секунду. Наше исследование показывает конкретное ограничение зрительной системы и объясняет, почему наше сознание не может держаться на этом уровне. Когда кто-то говорит вам, что он не видел чего-то, что происходило в хаотической ситуации, то возможно, он видел, но он не знал, что он это сделал», — поясняет старший автор исследования, нейробиолог Максимилиан Ризенхубер, профессор неврологии в Медицинском центре Джорджтаунского университета.

Авторы провели серию экспериментов. Испытуемым показывали 1200 изображений, разделенных на две группы. Целевая группа изображений показывала животных, а отвлекающая — пейзажи. Участникам предъявляли изображения по 12 картинок в секунду, и им было нужно рассказать, на скольких картинках были изображены животные и назвать этих животных. В серии их могло не быть совсем, или быть одно животное, или два. 

Во второй части экспериментов таких потоков было два, на двух экранах одновременно. В процессе у людей снимали волновую активность мозга с помощью ЭЭГ. Оказалось, что сбой в визуальной обработке происходит, если задняя часть мозга стимулируется вторым изображением до того, как завершается обратная связь и цикл обратной связи, необходимый для успешного осознания первого изображения.

Примеры целевых и отвлекающих изображений, а также активности мозга в ответ на эти изображения / © Martin, Cox et al., Journal of Vision

Исследователи отмечают, что работа показывает существующие ограничения при обработке мозгом визуальных стимулов. Эти данные могут помочь при составлении различных программ обучения, в том числе в областях, требующих принятия решений в сложных условиях.

«В дополнение к введению теории, объясняющей основную причину недостаточной осведомленности, наше исследование также показывает, как избежать «сбоя» нейронального сигнала и повысить осведомленность. Когда мы экспериментально уменьшили помехи между частями прямой связи и обратной связи двух стимулов, мы наблюдали улучшение характеристик обнаружения и категоризации. <…> Такие результаты являются захватывающими, потому что они могут привести к новым методам ускорения когнитивной обработки и обучения у людей», — объясняет ведущий автор исследования, Джейкоб Дж. Мартин.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

11 часов назад
8 минут
Мария Азарова

Как показали авторы нового исследования, белок GATA6 участвует в регуляции волосяных фолликулов и может стать мишенью при лечении акне.

Вчера, 14:56
5 минут
Ольга Иванова

Международная группа ученых реконструировала события крупнейшего вымирания в истории Земли — пермско-триасового — и назвала ключевой, по ее мнению, фактор, который привел к катастрофе.

Вчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

Позавчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: