Иногда увиденное не сразу поддаётся осмыслению: тень на мгновение напоминает лицо, а один предмет можно на короткий миг принять за другой. Новое исследование показывает, что мозг, вероятно, устраняет такие зрительные противоречия, позволяя разным областям сопоставлять свои интерпретации, пока не сложится более согласованная картина.
В работе, опубликованной в журнале Nature Neuroscience, научный сотрудник лаборатории Колд-Спринг-Харбор имени Синтии Р. Стеббинс Митра Джавадзаде вместе с коллегами из Кембриджского университета и Университетского колледжа Лондона изучил, как взаимодействуют две соседние области зрительной коры. Выяснилось, что при совпадении активности этих областей общий рисунок сигналов сохранялся. Если же области формировали противоречащие друг другу паттерны, расхождение исчезало за доли секунды. Полученные данные помогают объяснить, каким образом мозг объединяет сведения от специализированных зон в единое целое восприятие.
Разные участки мозга отвечают за обработку различных потоков сенсорной информации, однако окружающий мир мы обычно воспринимаем как единое целое, а не как набор разрозненных фрагментов. Как именно эти специализированные системы согласуют свою работу, остаётся одной из ключевых задач нейробиологии. «Мы пытаемся понять, как при столь высокой специализации между этими разными блоками всегда получается целостный согласованный результат», — говорит Джавадзаде. Исследователи сосредоточились на двух известных зонах зрительной обработки в неокортексе: первичной зрительной коре (V1) и латеромедиальной зрительной области (LM). Обработка зрительных сигналов не идёт просто в одном направлении от одной области к другой — эти зоны постоянно обмениваются информацией.
Чтобы изучить такое взаимодействие, Джавадзаде и её коллеги обучили мышей различать два зрительных паттерна, наклонённых в противоположные стороны. Награду животные получали только за распознавание одной из ориентаций. Во время выполнения задания исследователи временно отключали либо V1, либо LM и наблюдали, как ведёт себя оставшаяся область без привычного партнёра. Затем на основе этих наблюдений была создана модель искусственной нейронной сети цепи V1–LM, позволившая проверить, как система реагирует при изменении отдельных нейронов. Результаты выявили яркую закономерность: активность, противоречившая между двумя областями мозга, быстро исчезала, тогда как сигналы, совпадавшие в обеих зонах, сохранялись дольше. «Мы обнаружили, что со временем такие связи между областями реализуют механизм, который мы называем построением консенсуса», — поясняет Джавадзаде.
В исследовании рассматривались лишь две области, связанные со зрением, но сейчас учёные проверяют, не действует ли тот же процесс шире по всей неокортексе. «Например, когда увиденное противоречит услышанному, используете ли вы те же механизмы, чтобы согласовать эти два сигнала?» — задаётся вопросом исследовательница. Если динамическое построение консенсуса окажется распространённым явлением, это поможет лучше понять, как мозг сводит конкурирующие сигналы в устойчивую интерпретацию мира. Это также может пролить свет на то, что происходит, когда разные области мозга не приходят к единому выводу.
Идея может иметь значение и за пределами нейробиологии. Схожие принципы способны помочь исследователям в размышлениях о том, как системы искусственного интеллекта могли бы обрабатывать конфликтующие потоки информации и решать, каким сигналам доверять. «Хотя мы понимаем отдельные строительные блоки мозга, что является тем клеем, который соединяет их вместе? — спрашивает Джавадзаде. — Понимание этого наконец поможет нам понять, как мозг работает как единое целое».