Oszukiwanie mózgu: naukowcy odkryli, w jaki sposób złudzenie optyczne kontroluje świadomość

Złudzenia optyczne działają na uprzedzenia mózgu, sprawiając, że postrzega on obrazy inaczej niż w rzeczywistości. Naukowcy przeprowadzili badanie na myszach, aby zrozumieć, w jaki sposób mózg przetwarza informacje wizualne.

Badanie koncentrowało się na iluzji rozprzestrzeniania się koloru neonowego, która obejmuje wzory cienkich linii na jednolitym tle. Informuje o tym strona internetowa LiveScience w odniesieniu do badania opublikowanego w ScienceDirect.

Naukowcy przeprowadzili eksperyment, aby zaobserwować, jak mózg myszy reaguje na złudzenie optyczne. Części linii na obrazie mają inny kolor - limonkową zieleń - a mózg postrzega te linie jako część ciągłego kształtu z wyraźną granicą - w tym przypadku koła. Zamknięty kształt wygląda również jaśniej niż otaczające go linie.

Wcześniej naukowcy odkryli, że iluzja ta powoduje, że ludzki mózg fałszywie wypełnia i postrzega fikcyjne kontury i jasność, ale toczyła się debata na temat tego, jak mózg reaguje w danym momencie. Teraz po raz pierwszy naukowcy wykazali, że iluzja ta działa u myszy. Pozwoliło im to zajrzeć do mózgów gryzoni i zobaczyć, co się dzieje.

W szczególności powiększyli część mózgu zwaną korą wzrokową. Kiedy światło pada na oczy, sygnały elektryczne są wysyłane przez nerwy do kory wzrokowej. Obszar ten przetwarza dane wizualne i wysyła je do innych obszarów mózgu, umożliwiając nam postrzeganie otaczającego nas świata.

Kora wzrokowa składa się z sześciu warstw neuronów, które są kolejno ponumerowane V1, V2, V3 itd. Każda warstwa jest odpowiedzialna za przetwarzanie różnych cech obrazów, które uderzają w oko, przy czym neurony V1 przetwarzają pierwszy i najbardziej podstawowy poziom danych, podczas gdy pozostałe warstwy są określane jako "wyższe obszary wizualne". Neurony te są odpowiedzialne za bardziej złożone przetwarzanie wizualne niż neurony V1.

Do tej pory naukowcy zastanawiali się, w jakim stopniu neurony V1 reagują na iluzoryczną jasność, którą ludzie postrzegają, patrząc na iluzję rozprzestrzeniającego się neonowego koloru. W serii eksperymentów laboratoryjnych na myszach naukowcy wykazali, że neurony te odgrywają fundamentalną rolę w tym procesie, a ich aktywność jest również ograniczana przez informacje zwrotne z neuronów V2. Tak więc istnieje ruch tam i z powrotem między tymi różnymi warstwami kory wzrokowej.

"Ta wiedza może wzmocnić nasze zrozumienie świadomości" - komentują naukowcy w artykule, który został opublikowany w czasopiśmie Nature Communications.

"Zaobserwowane połączenia między V1 i V2 podczas przetwarzania iluzji wskazują, że świadomość jest procesem odgórnym, w przeciwieństwie do procesu oddolnego", wyjaśnia współautor Masataka Watanabe, profesor nadzwyczajny innowacji systemowych na Uniwersytecie.

"Odgórne przetwarzanie informacji wyjaśnia, w jaki sposób nasze mózgi interpretują to, co widzimy, biorąc pod uwagę wcześniejsze doświadczenia, zamiast polegać wyłącznie na bodźcach wizualnych. Przetwarzanie oddolne działa w odwrotny sposób: różne cechy obrazu są łączone ze sobą jak elementy układanki, tworząc kompletny obraz bez udziału ludzkiej pamięci".

"Istniały już wcześniej badania, które sugerowały, że świadomość jest odgórnym procesem przetwarzania informacji, ale to badanie na myszach dostarcza na to bezpośrednich dowodów" - powiedział Masataka Watanabe. Jednak odpowiedź nie jest czarno-biała, ponieważ niektórzy naukowcy twierdzą, że świadomość prawdopodobnie wynika z połączenia obu tych procesów.

Jakie są nowe dowody? Podczas badania myszom pokazano kombinację iluzji propagowanych przez kolory neonowe i inne podobnie wyglądające wzory, które nie powodowały iluzji. W tym samym czasie Watanabe i jego koledzy mierzyli aktywność neuronalną w mózgach gryzoni za pomocą wszczepionych elektrod. Zespół zmierzył również, czy myszy postrzegały iluzje jako żywe, oceniając stopień rozszerzenia lub zwężenia źrenic w ich oczach. Reakcja ta była zgodna z tą obserwowaną u ludzi, gdy postrzegamy zmiany poziomu światła.

"Neurony V1 reagują zarówno na obrazy iluzoryczne, jak i nie iluzoryczne, ale reagują dłużej na te pierwsze. Potwierdza to teorię, że neurony V1 potrzebują informacji zwrotnej z wyższych obszarów widzenia, aby przetwarzać tego typu iluzje" - powiedział zespół naukowców.

Następnie naukowcy próbowali eksperymentalnie zahamować aktywność neuronów wyższych obszarów wzrokowych, stwierdzając, że neurony V1 rzadziej reagowały na iluzje. Dostarczyło to dalszych dowodów na to, że do postrzegania iluzji wymagana jest pętla sprzężenia zwrotnego wyższego poziomu.

Według Watanabe, zespół planuje przeprowadzić dalsze badania, w których zbada aktywność neuronów w wyższym obszarze wzrokowym u myszy. Mają nadzieję, że rzuci to więcej światła na mechanizmy neuronalne leżące u podstaw świadomości myszy, a w konsekwencji także ludzi.

Wcześniej OBOZ.UA informował, że naukowcy rozwiązali tajemnicę Antarktydy w latach 2016-2017.

Tylko zweryfikowane informacje są dostępne na kanale OBOZ.UA Telegram i Viber. Nie daj się nabrać na podróbki!