1784
Наше відчуття «тут і зараз» може бути значно менш безперервним, ніж здається. За даними нового дослідження, мозок може швидко перемикатися між тим, що ми усвідомлено бачимо, і зоровою інформацією, яка так і не доходить до свідомості, приблизно 15 разів на секунду. Про це йдеться в препринті команди нейробіологів на чолі з Янісом Гессе (Janis Hesse) та Доріс Цао (Doris Tsao) з Каліфорнійського університету в Берклі, на який розповідає видання ScienceAlert.
Дослідники нагадують: у будь-який момент лише частина активності мозку доходить до свідомого досвіду, тоді як решта обробляється «за лаштунками». Як саме виникає цей поділ, залишається однією з базових нерозв’язаних загадок нейронауки.
Як мозок відсіює надлишок інформації
Наш організм постійно отримує величезний потік сенсорних сигналів, і ми не можемо «вимкнути» їх надходження. Натомість мозок навчився знижувати пріоритет частини цих даних. Класичний приклад — ніс: він завжди в полі зору, але більшість часу ми його просто не помічаємо, бо мозок вважає цю інформацію зайвою.
Без такого фільтрування ми були б перевантажені сенсорними враженнями. Але це породжує ключове запитання: як мозок вирішує, які сигнали стануть частиною свідомого досвіду, а які залишаться несвідомими?
Десятиліттями вчені шукали відповідь, вивчаючи, які ділянки мозку активуються, коли стимул сприймається свідомо. Згодом з’ясувалося, що ті самі зони можуть реагувати й на стимули, які людина не усвідомлює. Тоді команда Гессе запропонувала інший підхід: можливо, справа не в тому, де в мозку відбувається обробка, а в тому, як вона змінюється в часі.
Експеримент з макаками та «конкуруючими» обличчями
Основні експерименти проводили на макаках, які носили анагліфні окуляри — з одним червоним і одним блакитним (ціановим) склом. Така система дозволяє показувати кожному оку різні зображення: через блакитне скло видно лише червоні об’єкти, а через червоне — лише блакитні.
Дослідники використали цей трюк, щоб демонструвати тваринам два різні обличчя. Спочатку одному оку показували одне обличчя. Потім, не прибираючи першого зображення, раптово додавали друге обличчя для іншого ока.
Замість того щоб «бачити» обидва обличчя одночасно, мозок зазвичай віддає перевагу новому зображенню й пригнічує перше. Перше обличчя продовжує потрапляти на сітківку, але перестає доходити до свідомого сприйняття. Це явище відоме як бінокулярне пригнічення спалаху і давно використовується для вивчення меж між свідомою та несвідомою обробкою зорової інформації.
Макаки, звісно, не можуть словами повідомити, яке саме обличчя вони бачать. Тому дослідники залучили людей, щоб перевірити, що в такій конфігурації саме друге зображення зазвичай домінує у свідомому сприйнятті. Після цього техніку застосували до макак і зосередилися на їхній мозковій активності.
Нейрони «мигають» між двома версіями зображення
За допомогою тонких електродів, введених у ділянки мозку, пов’язані з обробкою зору й розпізнаванням облич, вчені одночасно реєстрували електричну активність сотень нейронів, поки тварини дивилися на конкуруючі зображення.
У цих зонах вони виявили два різні патерни активності: один відповідав першому обличчю, інший — другому. Але несподіванкою стало те, як ці патерни змінювалися в часі. Хоча друге обличчя мало залишатися домінантним у свідомому сприйнятті, нейрони не підтримували його безперервно.
Натомість їхня активність швидко чергувалася між представленням свідомо сприйманого обличчя та того, що було пригнічене й не доходило до усвідомлення. Це перемикання відбувалося приблизно 15 разів на секунду.
Отже, навіть коли друге обличчя «виграє» у свідомому досвіді, перше продовжує спалахувати в мозковій активності. Додатково вчені помітили, що під час «свідомих» моментів нейрони реагували на риси видимого обличчя різкіше, ніж на риси пригніченого обличчя в моменти його несвідомої обробки. Це вказує, що мозок, імовірно, має спосіб відрізняти ці стани, навіть коли швидко перемикається між ними.
Що це може означати для розуміння свідомості
Отримані результати не дають прямої відповіді, як саме мозок вирішує, яка інформація потрапить у свідомість. Однак автори припускають, що таке швидке чергування може дозволяти мозку «прокручувати» альтернативні інтерпретації зорової сцени, не змінюючи при цьому поточної поведінки.
Інакше кажучи, ми можемо продовжувати орієнтуватися в навколишньому світі, поки мозок у фоновому режимі оцінює інші можливі варіанти того, що ми бачимо, не руйнуючи відчуття безперервної реальності.
Водночас дослідження має важливі обмеження. У ньому брали участь лише дві макаки, і їхній свідомий досвід доводилося опосередковано відновлювати за результатами експериментів з людьми. Крім того, вчені вивчали тільки окремі зони, пов’язані з обробкою зору, а не всю мозкову мережу.
Попри це, робота висуває захопливу гіпотезу: наша на перший погляд плавна й цілісна картина світу може бути результатом дуже швидкої та складної динаміки нейронних популяцій, значна частина якої ніколи не стає доступною свідомості.
Автори підкреслюють, що визначення механізмів, які керують цими переходами, і розуміння, чому лише деякі часові фрагменти активності стають усвідомленими, є ключем до пояснення того, як тимчасова динаміка нейронних мереж породжує свідоме сприйняття. Робота наразі опублікована як препринт на платформі bioRxiv і ще не пройшла рецензування.
Мозок перемикає дві версії реальності до 15 разів на секунду з’явилася спочатку на Цікавості.
