Новости науки 11.01.02 Ключи к местоположению визуального сознания

Новые исследования того, что люди видят при рассмотрении диссонирующих образов в правом и левом глазах, дало новые важные ключи относительно местоположения зоны мозговой деятельности, лежащей в основе визуального сознания.

Процедура, описанная в журнале Nature, основывается на явлении называемом бинокулярной конкуренцией, впервые описанной в 1838 году Сэром Чарльзом Веацтоном (Charles Wheatstone), изобретателем стереоскопа и алфавитного телеграфа. Используя изобретенное им устройство, Веацтон обнаружил, что при наблюдении несходных изображений в каждом глазу, люди видят сначала один образ, а затем другой, при непредсказуемом чередовании этих двух картинок.

С тех пор как это рассогласование в бинокулярном зрении было открыто, оно было предметом научного интереса, потому что в нем происходит переключение визуального сознания без сознательного контроля. На это раз Рандолф Блак, профессор психологии из Вандербильт, Хью Р. Вилсон, математик от Йоркского Университета в Торонто, и аспирант Вандербильта Санг-Хан Ли, изобрели новый тест.

В нормальном бинокулярном зрении, сенсорная информация от двух глаз объединена в единое целое, трехмерное визуальное впечатление. Способность соединять два двухмерных изображения в трехмерное, является оборотной стороной бинокулярной конкуренции. Иногда люди могут страдают от бинокулярной конкуренции из-за несогласованности глаз. Они обычно справляются с этим состоянием двумя путями - или полагаются на видение одним глазом, или используют разные глаза для различных целей, например для видения на ближних и дальних дистанциях.

Какие нейроны ответственны за этот эффект - спорный вопрос для науки. Визуальная информация от глаз направляется к задней части мозга, в область называемую первичным зрительным центром. Оттуда она проходит обработку в сложной иерархии, проходящей через темпоральную, париетальную и фронтальную доли мозга. Некоторые исследователи зрения утверждают, что бинокулярная конкуренция должна регулироваться на низком уровне иерархии визуальных процессов мозга, в то время как другие считают, что она происходит на более высоких уровнях. Результаты нового исследования делают более весомым тот аргумент, что данный эффект происходит на низком уровне зрительного центра.

Процедура, которую Блэйк и его коллеги придумали, позволила им измерить время, в течение которого происходит замена одного монокулярного изображения на другое. Используя пары различных рисунков (трафаретов) внутри одноразмерных колец, они определили, что один рисунок не одномоментно заменяется другим. Вместо этого, ╚сдерживаемый╩ рисунок прорывается в определенном месте и затем распространяется волнообразно, пока полностью не заменит другой рисунок. Исследователи нашли способ вызвать изменение в определенном месте на кольце и затем измерить время, которое требуется волне изменения, чтобы достигнуть заданной точки на дне кольца.

Тот факт, что переход между двумя изображениями распространяется постепенно, является признаком того, что бинокулярная конкуренция происходит на более низком уровне. Если бы обработка производилась на более высоком уровне, следовало бы ожидать, что замена будет мгновенной.

Кроме того, на первичный зрительный центр указывает то, что распространение зоны перехода замедляется пропорционально размерам кольцевого ободка. Эти соотношения согласуются с видом взаимосоединения глаз и зрительного центра мозга.

В центральной ямке (желтом пятне), области сетчатки посередине глаза, плотность нервных связей намного выше, чем на периферии. В результате, сигнал, проходя некоторое расстояние в центральной ямке, стимулирует большее количество нервов чем сигнал, проходящий то же самое расстояние на периферии. В тестах люди смотрят в центр кольца. Когда диаметр колец увеличивается, стимулируются нервы, далее расположенные на периферии сетчатки. Поэтому, если изменение изображений имеет место в зрительном центре головного мозга, сигнал, проходящий полпути вокруг маленького кольца должен пройти через большее число нейронов, чем сигнал, проходящий полпути вокруг большого кольца. Время, требуемое для распространения сигнала от нейрона к нейрону, постоянно. Так что есть определенный смысл в том, что сигнал, идущий через меньшее количество нейронов, будет проходить быстрее нежели тот, который должен пройти через большее их число.

Наконец еще один результат, подразумевающий первичный визуальный центр - это наблюдение, что ╚сдерживаемый╩ рисунок, состоящий из концентрических колец, распространяется быстрее, чем радиальный. Предыдущие исследования показали, что первичный визуальный центр головного мозга соединен таким образом, чтобы различать непрерывные линии и кривые. С точки зрения эволюции это вполне оправдано, поскольку большая часть нашего видимого окружения состоит из непрерывных особенностей. Так что наблюдение, что изменение между двумя рисунками происходит быстрее, когда ╚сдерживаемый╩ рисунок состоит из непрерывных, концентрических линий, чем из прерывистых, радиальных линий также согласуется с происхождением первичного зрительного центра головного мозга.

В прошлом десятилетии, когнитивная психология объединила силы с неврологией, чтобы разобраться в природе сознания. Новые результаты - важный шаг в процессе обнаружения того, какие нейронные процессы имеют место в мышлении, а какие нет.

перейти к началу страницы