Те, що ми бачимо, може не відразу мати сенс. Тінь може миттєво нагадувати обличчя, або один об’єкт може бути прийнятий за інший. Нове дослідження показує, що мозок може бути в змозі вирішити ці візуальні розбіжності, дозволяючи порівнювати інтерпретації різних регіонів, поки не з’явиться більш узгоджена картина.

У дослідженні, опублікованому в природні нейронаукиМітра Джавазаде, науковий співробітник Синтії Р. Стеббінс у лабораторії Колд Спрінг Харбор та її колеги з Кембриджського університету та Університетського коледжу Лондона досліджували, як взаємодіють дві суміжні області зорової кори. Вони виявили, що коли діяльність двох регіонів збігається, загальна картина зберігається. Але як тільки кожна область виробляла суперечливу картину, розбіжності зникали за лічені секунди.

Відкриття пропонує можливе пояснення того, як мозок поєднує інформацію зі спеціалізованих регіонів у єдине, узгоджене сприйняття.

Як спеціалізовані ділянки мозку працюють разом

Хоча різні частини мозку відповідають за обробку різних потоків сенсорної інформації, наше сприйняття світу зазвичай здається інтегрованим, а не фрагментованим. Розуміння того, як ці спеціалізовані системи працюють разом, є серйозною проблемою для нейронауки.

«Ми намагаємося зрозуміти, як ми можемо мати такий високий рівень досвіду в цих різних блоках і при цьому отримувати послідовні загальні результати», — каже Джавадзаде.

Дослідники зосередилися на двох добре відомих областях візуальної обробки неокортекса головного мозку: первинній зоровій корі (V1) і латеральній медіальній зоровій корі (LM). Візуальна обробка не просто рухається в одному напрямку від однієї області до іншої. Натомість ці області постійно обмінюються інформацією одна з одною.

Перевірте, що відбувається, коли візуальні області не збігаються

Щоб дослідити цю комунікацію, Джавадзаде та його колеги навчили мишей розрізняти два візуальні патерни, нахилені в протилежних напрямках. Тварини отримували винагороду за розпізнавання лише одного з напрямків.

Під час своєї роботи дослідники тимчасово заглушили V1 або LM і спостерігали, як решта регіонів поводяться без своїх постійних партнерів. Потім команда використала ці спостереження для створення моделі штучної нейронної мережі схеми V1-LM. Ця модель дозволяє перевірити, як система реагує на зміну певних нейронів.

Результати виявили вражаючу закономірність. Конкуруюча активність між двома областями мозку швидко зникала, тоді як активність, спільна для обох областей, тривала довше.

«З часом ми виявили, що ці регіональні зв’язки реалізували механізм, який ми називаємо досягненням консенсусу», — пояснює Джавазаде.

Можливість механізму консенсусу всього мозку

Незважаючи на те, що в цьому дослідженні досліджувалися лише дві сфери зору, дослідники зараз досліджують, чи може той самий процес діяти ширше в неокортексі.

«Наприклад, коли те, що ми бачимо і чуємо, суперечать один одному, чи використовуємо ми однакові механізми, щоб узгодити це й інше?» — запитує вона.

Якщо динамічний консенсус виявиться широко поширеним, це може допомогти вченим краще зрозуміти, як мозок поєднує конкуруючі сигнали для створення стабільної інтерпретації світу. Це також може пролити світло на те, що відбувається, коли різні області мозку не приходять до однакового висновку.

Ця ідея також може мати наслідки за межами нейронауки. Подібні принципи можуть допомогти дослідникам розглянути, як системи штучного інтелекту обробляють суперечливі потоки інформації та вирішити, яким сигналам довіряти.

«Ми розуміємо окремі компоненти мозку, але який клей тримає їх разом?» — запитує Джавазаде. «Знання цього зрештою допомагає нам зрозуміти, як працює мозок в цілому».