Наш мозг распознает объекты в течение нескольких
миллисекунд, даже если получает весьма ограниченную зрительную информацию.
Исследователи предположили, что быстрое и надежное распознавание
происходиn благодаря тому, что наш мозг непрерывно выдвигает гипотезы
относительно окружающих объектов и сопоставляет с сенсорной информацией. Только
в случае рассогласования, возникающего в ходе этого процесса, области мозга,
отвечающие за высокоуровневую переработку, получают сигнал об ошибке, чтобы
скорректировать свои гипотезы.
Недавно ученые подтвердили эту гипотезу на материале восприятия лица человека.
Ученые из Университета Гете подтвердили эту опубликовали статью в последнем выпуске журнала Neuroscience, в которой говорится о том, что сигналы, которые отправляются в высшие области головного мозга, усиливаются, в случае если происходит ошибка прогнозирования. Эти результаты также дают надежду на лучшее понимание шизофрении и расстройств аутистического спектра.
Чтобы вызвать ошибки прогнозирования, исследователи показывали своим испытуемым так называемые Муни-лица, названные в честь их изобретателя Крейга Муни. Это фотографии лиц, представленные только в черном и белом цвете. Мы обычно легко узнаем изображенного на таких рисунках человека. Мы даже можем извлечь из них подробную информацию о поле, возрасте и выражении лица, несмотря на то, что информация содержится только на границах между черным и белым. Более того, даже это минимальное количество информации является неоднозначным, потому что границы либо представляют собой переход между светом и тенью, либо являются контурами самого объекта.
"В нашем исследовании мы использовали черно-белые лица, с помощью которых намеренно индуцировали два рода ошибок. Во-первых, изображения нарушали предположения о том, что мы всегда видим лица ориентированными вертикально, а во-вторых, что они освещены сверху. Эффективность распознавания лиц, не подчиняющихся этим правилам, была заметно ниже", - поясняют авторы статьи.
Что происходит в мозге в этой ситуации? Современная теория предсказательного кодирования предполагает, что сигналы направляются в высшие области мозга для обработки, только если прогнозы не оправдываются. Таким образом, должно происходить увеличение активности сигнала в более высокоуровневых областях мозга. Тем не менее, есть также конкурирующие теории, которые предсказывают прямо противоположное.
Проверка этой теории стала возможна только недавно, когда ученые из Франкфурта обнаружили, что волновая активность мозга с частотой около 90 Гц увеличивается, когда сигналы передаются от низших к высшим областям головного мозга. "Если ошибка предсказания индуцируется при помощи изображений, которые противоречат здравому смыслу и зрительному опыту, мы должны увидеть увеличение волновой активности головного мозга в районе 90 Гц в ответ на ошибку. Мы смогли подтвердить это экспериментально," – объяснили исследователи. "Мы также смогли показать, что интенсивность этих мозговых волн увеличивается вместе с увеличением времени, необходимого для распознавания. Следовательно, эти мозговые волны не просто инициируют коррекцию ошибок, но также играют роль в нашем восприятии." Данные результаты важны именно потому, что эта активность значительно нарушена у пациентов с шизофренией и аутизмом. В настоящее время исследователи надеются добиться лучшего понимания причин болезни и найти способы помочь пациентам более эффективно исправлять свои ошибки прогнозирования.
Литература:
-
A. Brodski, G.-F. Paasch, S. Helbling, M. Wibral. The Faces of Predictive Coding. Journal of Neuroscience, 2015; 35 (24): 8997 DOI:10.1523/JNEUROSCI.1529-14.2015
