Представьте, что вы опаздываете на работу и отчаянно ищете ключи от машины. Вы обыскали весь дом, но нигде не нашли. Внезапно вы понимаете, что ваши ключи все это время лежали прямо перед вами. Почему вы не видели их до сих пор?

Теперь группа ученых Института Солка под руководством профессора Джона Рейнольдса раскрыла детали нейронных механизмов, лежащих в основе восприятия объектов. Они обнаружили, что паттерны нейронных сигналов, называемые бегущими мозговыми волнами, существуют в зрительной системе бодрствующего мозга и организованы таким образом, чтобы позволить мозгу воспринимать слабые или трудные для восприятия объекты. Результаты были опубликованы в журнале Nature 7 октября 2020 года, сообщает портал mzhost.ru.

«Мы обнаружили, что слабые объекты с большей вероятностью будут замечены, если визуализация объекта будет синхронизирована с бегущими мозговыми волнами. Волны на самом деле способствуют восприятию чувствительности, поэтому бывают моменты во времени, когда вы можете видеть то, что иначе не могли бы , - говорит Рейнольдс, старший автор статьи и заведующий кафедрой нейробиологии Фиона и Санджай Джа. «Оказывается, эти бегущие мозговые волны представляют собой процесс сбора информации, ведущий к восприятию объекта».

Ученые изучали бегущие мозговые волны во время анестезии, но отклонили эти волны как артефакт анестезии. Команда Рейнольдса, однако, задалась вопросом, существуют ли эти волны в визуальной части мозга во время бодрствования и играют ли они роль в восприятии. Они объединили записи в зрительной коре головного мозга с передовыми вычислительными методами, которые позволили им обнаруживать и отслеживать бегущие мозговые волны.

«Чтобы понять нейронные механизмы восприятия, нам потребовалось разработать новые вычислительные методы для отслеживания нейронной активности в зрительной коре каждый момент», - говорит соавтор Лайл Мюллер, доцент кафедры прикладной математики, финансируемый BrainsCAN. и Институт мозга и разума Западного университета в Онтарио, Канада, а ранее работал научным сотрудником в лаборатории Сейновски в Солке. «Затем мы использовали эти вычислительные методы, чтобы выяснить, какие изменения произошли в нервной системе, чтобы внезапно разрешить распознавание объектов».

Ученые записали активность нейронов из области мозга, которая содержала полную карту визуального мира. Затем они отслеживали траектории бегущих мозговых волн во время задачи визуального восприятия. Ученые держали экранную цель на пороге видимости, так что наблюдатели могли обнаруживать объект только в 50% случаев, и записывали, когда цель была обнаружена. Поскольку цель не менялась, исследователи пришли к выводу, что способность наблюдателя воспринимать объект только половину времени должна быть связана с некоторым изменением нейронных сигналов внутри мозга.

Они обнаружили, что способность мозга распознавать цели напрямую связана с тем, когда и где в зрительной системе возникли бегущие мозговые волны: когда бегущие волны совпадают со стимулом, наблюдатель может легче обнаружить цель. Эти бегущие мозговые волны, повторяющиеся несколько раз в секунду, были похожи на стадион, на котором болельщики последовательно вставали и поднимали руки, затем опускали их и снова садились. По словам команды, похоже, что визуальная система активно воспринимает внешнюю среду.

«В мозгу существует спонтанный уровень активности, который, по-видимому, регулируется этими бегущими волнами», - говорит профессор Солка Терренс Сейновски, автор статьи и владелец кафедры Фрэнсиса Крика. «Мы думаем, что волны - это продукт деятельности, которая распространяется по мозгу, вызванная срабатыванием локальных нейронов».

«Мы занимаемся повседневной жизнью, думая, что точно видим мир, но на самом деле наш мозг заполняет детали, которые трудно увидеть», - говорит Зак Дэвис, соавтор и автор статьи и автор статьи. постдокторант в лаборатории Рейнольдса. «Теперь мы обнаружили, как мозг сплетает труднопроходимую информацию, чтобы воспринимать объект».

В будущем ученые планируют изучить, координируются ли эти мозговые волны в различных областях мозга, отвечающих за зрение. Исследователи предполагают, что мозговые волны могут служить воротами между сенсорной обработкой и сознательным восприятием, исходящим от мозга в целом.