30 июля в Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова прошел совместный с Институтом проблем передачи информации им. А.А. Харкевича семинар по проблемам сенсорной физиологии. Екатерина Левичкина – научный сотрудник ИППИ РАН и Университета Мельбурна – сделала доклад о механизме пространственного внимания. На семинаре побывал корреспондент портала психологических новостей PsyPress Мария Самулеева.
Семинар начался с небольшого эксперимента. Участникам показали небольшое видео, на котором две команды спортсменов, одетые в черные и белые майки, бросали друг другу мячи. Перед просмотром участников семинара попросили сосчитать, сколько раз мяч бросят игроки в белых майках. На этот вопрос большинство ответило правильно. Но обычно около половины людей, внимательно считающих броски мяча, не замечают, что между игроков бродит человек в костюме гориллы.
Этот забавный эксперимент иллюстрирует то, как внимание влияет на наше восприятие. Так называемый луч внимания позволяет выделять из окружающего пространства то, что мы считаем важным в данный момент. С точки зрения физиологии и пространственное внимание, и внимание к объекту проявляются как повышение активности нервных клеток (нейронов) в зрительных областях коры больших полушарий, то есть той части мозга, которая отвечает за обработку визуальной информации.
Для того, чтобы мы обратили внимание на что-то важное, необходимо, чтобы наш мозг «выбрал» из всего, что попало в поле зрения, значимые стимулы, и направил луч внимания на них. Например, в эксперименте, с которого начался семинар, участники должны были следить за мячом в руках игроков в белых майках, и чтобы удерживать внимание на нем, пришлось пожертвовать другими стимулами, которые мы сочли незначимыми: например, появление человека в костюме гориллы.
Есть свидетельства того, что за пространственное внимание отвечает внутренняя теменная кора головного мозга. Чтобы выяснить, как именно происходит процесс формирования внимания, международная группа ученых из университета Мельбурна под руководством Тричура Видиозагара (Trichur Vidyasagar) провела эксперимент на свинохвостых макаках (лат. Macaca nemestrina). Сначала обезьян обучали выполнять задание, требующее внимания. Каждому животному поочередно показывали на экране два изображения. Они могли быть либо одинаковыми, либо отличаться по ориентации полосок или по расположению на экране. Если оба изображения были одинаковыми, то обезьяна сразу нажимала на специальный рычаг и получала за это вознаграждение – сок. Если второе изображение отличалось от первого, то чтобы получить сок, нужно было нажать на рычаг через определенный промежуток времени.
Пока обезьяна внимательно сравнивала стимулы, ученые регистрировали активность нейронов ее мозга. Измерялась активность внутренней теменной коры, а именно латеральной интрапариетальной зоны, и медиальной темпоральной зоны. Две эти зоны, латеральную интрапариетальную (LIP) и медиальную темпоральную (MT) соединяет дорсальный зрительный поток: это путь в мозге, который передает зрительную информацию, в частности, о движении и пространственной локализации объекта, и он проходит сначала через зону MT, а потом идет в LIP. Ученые хотели проверить, будет ли активность MT увеличиваться при получении обратной связи от LIP. Для регистрации активности нейронов у макак они использовали специальные импланты, разработанные сотрудником Института проблем передачи информации Иваном Николаевичем Пигаревым. Они позволяют проводить такие эксперименты длительное время, абсолютно безболезненно и без вреда для здоровья животного.
Оказалось, что активность нейронов LIP выше при предъявлении второго стимула по сравнению с контрольным (первым), а именно на второй стимул макака внимательно смотрела, чтобы сравнить его с первым. При этом активность нейронов в LIP увеличивалась быстрее, чем в MT, а следовательно, вторая зона могла получать обратную связь от первой. Нейронная активность в интрапариетальной коре сопровождалась повышением активности в медиальной темпоральной коре (ученые выявили когерентность между повышением активности нейронов двух этих зон) только в том случае, когда обезьяна проявляла внимание к стимулам, то есть решала экспериментальную задачу.
Ученые выяснили, что МТ посылает в зону LIP информацию о свойствах стимулов, которые помогают сформировать в зоне LIP специальную карту пространства, в которой представлены самые выделяющиеся (очень контрастные, ярко окрашенные или двигающиеся) объекты зрительной сцены. Эта карта формируется очень быстро, но бедна деталями, поскольку для ее формирования используется так называемый дорсальный зрительный путь. Дорсальный путь имеет плохое пространственное и цветовое разрешение, но зато он очень быстрый, и потому карта выраженности обьектов тоже возникает быстро. На основе этой карты зона LIP формирует луч внимания при помощи специальных клеток, активация которых зависит от силы внимания к объекту. Луч внимания передвигается между потенциально значимыми обьектами зрительной сцены, помогая отыскать нужный. Предполагается что луч внимания активирует клетки других зрительных зон, усиливая обработку деталей того изображения, на которое направлено внимание. В этой работе было продемонстрировано такое влияние LIP на зону МТ. Такая схема объясняет, как с помощью нейронных связей мозг реализует модель «направляющего поиска», что позволяет обезьяне в эксперименте сравнить форму и расположение двух объектов. Когда мы обращаем на что-то внимание, в мозге происходит изменение активности нейронов. И эти модуляции активности могут брать начало в теменной коре.
Материал подготовлен редакцией PsyPress
