Как мозг интегрирует информацию из сенсорной системы

Слух, осязание, зрение – наш мозг обрабатывает широкий спектр информации, поступающей из сенсорной системы, при этом в мозге человека есть своеобразный фильтр, и сенсорные впечатления интегрируются только в том случае, если это необходимо и полезно.

Группа ученых из университетов Билефельда, Оксфорда (Великобритания) и Экс-Марселя (Франция) под руководством профессора Билефельдского университета,  д-ра Кристофера Кайзера, исследовала это явление гибкости восприятия, и  опубликовала результаты своей работы в научном журнале Neuron (29 апреля 2019 года). В своей публикации исследователи раскрывают механизм обработки сенсорной информации, а также указывают области мозга, где происходит этот процесс.

«Нас интересует, как мозг обрабатывает информацию, поступающую из сенсорной системы», – говорит Кайзер. В своей работе он рассматривает мультисенсорную интеграцию – комбинацию различных сенсорных данных. Это происходит, например, при просмотре фильма: вы слышите, что персонажи говорят друг другу, одновременно наблюдая движения их губ. Однако не всегда важно, чтобы слуховая и визуальная информация автоматически интегрировались в мозг: одним из примеров этого может быть просмотр фильма на иностранном языке, который дублируется, и движения губ актера не соответствуют речевым звукам.

Исследование ученых было направлено на выявление областей мозга, в которых происходит гибкая сенсорная интеграция. Для этого они протестировали три  модели. В первой модели сенсорные стимулы, поступающие из разных органов чувств, полностью обрабатывались обособленно друг от друга. Во второй модели они автоматически интегрировались. В третьей модели «причинного следствия» различные сенсорные стимулы (раздражители) интегрировались, только если они не  были удалены друг от друга в пространстве или во времени. При работе по модели «причинного следствия» мозг приходит к выводу, что источник сенсорных стимулов  один и тот же.

Чтобы проверить эти три модели, группа участников исследования  подвергалась визуальному и слуховому воздействию. В эксперименте были задействованы звуковые и световые сигналы, выдаваемые как одновременно, так и разнесенные по времени и с разными частотами. В то время как участники эксперимента подвергались воздействию, исследователи регистрировали активность их мозга  с помощью магнитоэнцефалографии (МЭГ). Они обнаружили, что при обработке информации для каждой из трех моделей используются различные области мозга, что вызвано разными уровнями обработки информации. Было выявлено, что вначале, на самом низком уровне, сенсорная информация отображается отдельно в зрительной и слуховой коре. После этого эта информация автоматически интегрируется в теменную долю, которая расположена в верхней части мозга. Далее, на более высоком уровне обработки, мозг анализирует информацию с предыдущих этапов и, при необходимости, отфильтровывает не важные для него сенсорные стимулы. Данный процесс происходит в специальных областях лобной доли мозга, которые ответственны за абстрактное мышление. «Давно известно, как люди обращаются с различной сенсорной информацией – но на уровне поведения. Благодаря нашему исследованию, мы впервые смогли показать, как и где в мозге обрабатывается такая информация», – говорит Кайзер.

Результаты исследования могут быть полезны во многих других областях исследований, особенно в работе над абстрактным мышлением, поскольку гибкость и причинно-следственные связи играют важную роль в этом процессе. «То, как мозг обрабатывает информацию, поступающую из сенсорной системы, так называемый  сенсорный ввод, имеет значение для работ, связанных с созданием искусственного интеллекта, а также для  технических приложений, включая интеграцию людей и машин», – говорит Кайзер. Это ключевая тема для коллег Кайзера из Университета Билефельда . Результаты этого исследования также важны в клиническом контексте, где они могут быть использованы, чтобы помочь лучше понять заболевания, при которых у пациентов возникают трудности с правильной обработкой сенсорной информации, таких как аутизм.

 

Фото: Not so cynical

Источник: www.sciencedaily.com