24.10.2019
София Жаботинская
8 623

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.
Позавчера, 13:04
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

Вчера, 16:05
Александр Березин

Океаны на нашей планете не могли возникнуть сразу после ее появления: здесь было слишком жарко. Однако попытки объяснить их «кометным завозом» не удались, изотопный состав нашей воды не такой, как в кометах. До самых недавних пор оставалось неясным, откуда же тогда она появилась, сделав возможной земную жизнь?

Вчера, 11:30
Алиса Гаджиева

Новое исследование не только определило годы жизни неолитической представительницы нашего вида, но и показало, как она выглядела.

Позавчера, 13:04
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

21 января
Илья Ведмеденко

В конце 2021 года российским ВКС передали два новых Су-57. О поставке первого серийного истребителя пятого поколения сообщили в 2020-м.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: