Обманути мозок: вчені з’ясували, як оптична ілюзія керує свідомістю

Оптичні ілюзії грають на упередженнях мозку, змушуючи його сприймати зображення не такими, якими вони є насправді. Вчені провели дослідження на мишах, щоб зрозуміти, як мозок обробляє візуальну інформацію.

Дослідження було зосереджено на ілюзії розповсюдження неонового кольору, яка включає візерунки тонких ліній на суцільному тлі. Про це повідомляє сайт LiveScience з посиланням на дослідження, опубліковане на ScienceDirect.

Науковці провели експеримент, спостерігаючи, як на оптичну ілюзію реагує мозок мишей. Частини ліній на малюнку мають інший колір – зелений лайм – і мозок сприймає ці лінії як частину суцільної форми з чіткою межею – у цьому випадку коло. Замкнена форма також виглядає яскравішою, ніж лінії, що її оточують.

Раніше вченими було встановлено, що така ілюзія змушує людський мозок помилково заповнюватись і сприймати вигадані контури та яскравість, але тривали дискусії щодо того, як реагує мозок в конкретний момент. Тепер вчені вперше продемонстрували, що ілюзія працює на мишах. Це дозволило їм зазирнути в мозок гризунів та побачити, що відбувається.

Зокрема, вони збільшили частину мозку, яка називається зоровою корою. Коли світло потрапляє на очі, електричні сигнали надсилаються через нерви до зорової кори. Ця область обробляє візуальні дані та надсилає їх в інші області мозку, дозволяючи сприймати навколишній світ.

Зорова кора складається з шести шарів нейронів, які послідовно пронумеровані V1, V2, V3 і так далі. Кожен рівень відповідає за обробку різних характеристик зображень, які вражають очі, причому нейрони V1 обробляють перший і найосновніший рівень даних, тоді як інші шари належать до "вищих візуальних областей". Ці нейрони відповідають за складнішу візуальну обробку, ніж нейрони V1.

До цього часу вчені обговорювали, якою мірою нейрони V1 реагують на ілюзорну яскравість, яку люди сприймають, дивлячись на ілюзію розповсюдження неонового кольору. У серії лабораторних експериментів на мишах дослідники показали, що ці нейрони відіграють фундаментальну роль у цьому процесі, і що їхня активність також стримується зворотним зв’язком від нейронів V2. Таким чином, між цими різними шарами зорової кори відбувається рух вперед і назад.

"Ці знання можуть зміцнити наше розуміння свідомості", – прокоментували дослідники у статті, яку було опубліковано в журналі Nature Communications.

"Спостережувані зв’язки між V1 і V2 при обробці ілюзії вказують на те, що свідомість є процесом зверху вниз", на відміну від процесу "знизу вгору", – пояснює співавтор Масатака Ватанабе, доцент кафедри системних інновацій Університету.

Обробка інформації "зверху-вниз" пояснює, як наш мозок інтерпретує побачене, враховуючи попередній досвід, а не покладаючись виключно на візуальні подразники. А обробка "знизу вгору" працює зовсім навпаки: різні характеристики зображення з’єднуються разом, як шматочки пазла, утворюючи цілісну картину без введення інформації з пам’яті людини.

"Раніше вже були дослідження, які свідчили про те, що свідомість є процесом обробки інформації "зверху вниз", але це дослідження на мишах надає цьому прямі докази", – сказав Масатака Ватанабе. Однак відповідь не є чорно-білою, оскільки деякі вчені стверджують, що свідомість, ймовірно, виникає в результаті суміші обох.

Які ж нові докази? Під час дослідження мишам показали комбінацію ілюзій, що розповсюджуються неоновим кольором, та інші, схожі на вигляд візерунки, які не викликали ілюзію. Одночасно Ватанабе та його колеги вимірювали активність нейронів у мозку гризунів за допомогою імплантованих електродів. Команда також виміряла, чи бачать миші ілюзії яскравими, оцінивши, наскільки розширені або звужені зіниці в їхніх очах. Ця реакція збігалася з тією, що спостерігається у людей, коли ми сприймаємо зміни рівня освітлення.

"Нейрони V1 реагують як на ілюзорні, так і на неілюзорні зображення, але їм потрібно більше часу, щоб відповісти на перші. Це підтверджує теорію про те, що нейрони V1 потребують зворотного зв’язку від вищих зорових областей для обробки цих типів ілюзій", – повідомила команда науковців.

Потім дослідники спробували експериментально пригнічувати активність нейронів вищої області зору, виявивши, що нейрони V1 менш схильні реагувати на ілюзії. Це стало додатковим доказом того, що для сприйняття ілюзії потрібна петля зворотного зв’язку вищого рівня.

За словами Ватанабе, надалі команда планує провести подальші дослідження, у яких вони будуть вивчати активність нейронів вищої зорової області у мишей. Вони сподіваються, що це проллє більше світла на нервові механізми, що лежать в основі свідомості мишей і, відповідно, людей.

Раніше OBOZ.UA розповідав, що науковці розгадали таємницю Антарктиди 2016-2017 років.

Тільки перевірена інформація у нас у Telegram-каналі OBOZ.UA та Viber. Не ведіться на фейки!