När man uppfattar illusorisk rörelse, när man tar hänsyn till den optiska illusionen Pinna-Brelstaff, som får statiska cirklar att röra sig i olika riktningar när man flyttar huvudet mot eller bort från bilden, finns det en liten (15 millisekunder) försening i hjärndelarnas arbete som ansvarar för uppfattningen av rörelse. Detta är med hjälp av ett experiment på makaker, i vars hjärnor elektroder implanterades, har kinesiska forskare visat. Artikel publicerad i Journal of Neuroscience.
Optiska illusioner (om du har en dålig uppfattning om vad det är, kan du ta vårt nyårstest "Anka eller kanin?") Förstås dåligt i frågor om det visuella systemet. För tio år sedan visade forskare att när de betraktar optiska illusioner av rörelse (till exempel samma Pinna-Brelstaff-illusion), den observerade illusoriska rörelsen verkar för hjärnan som verklig: i sin uppfattning är den mellersta temporala regionen aktiv, som är ansvarig för att bearbeta verklig rörelse.
Samtidigt är det fortfarande inte klart hur exakt illusionen av rörelse uppstår i en statisk bild. Kinesiska forskare beslutade att studera denna fråga mer detaljerat under ledning av Junxiang Luo från Institute of Neurosciences of the Chinese Academy of Sciences. De bestämde sig för att fokusera på aktivitet i två områden i den visuella cortex: dorsal mid-upper temporal area and the mid-tempororal area.
I deras experiment deltog makaker, i den visuella cortex som elektroder implanterades. Innan experimentet på makaker startade forskare en studie med människor. Nio frivilliga visades Pinna-Brelstaff-illusioner bestående av Gabor-fläckar arrangerade i flera cirklar. Beroende på illusionen som forskarna försökte reproducera, var fläckarna belägna i cirklar med en lutning på 45 grader till höger, 45 grader till vänster och rak, och för att underlätta uppgiften breddades eller minskades cirklarna. Deltagarna fick höra hur cirklarna rör sig, beroende på om ritningen kommer längre eller närmare. I den omvända uppgiften var cirklarna inte statiska utan rörde sig moturs och medurs: i detta fall var deltagarna tvungna att notera om de såg en utvidgning eller en minskning av cirklarna.
Experimentellt paradigm och använda illusioner skapade från Gabor-platser.
Beroende på lutningen på Gabor-fläckarna i Pinna - Brelstaff-illusionen verkade rörelseriktningen annorlunda för deltagarna: till exempel när fläckarna lutades till vänster, rörde cirklarna illusoriskt medurs när de expanderades och moturs när de smalades (och det motsatta mönstret observerades när fläckarna lutade till höger). Samtidigt skapade den riktiga moturs rörelsen av fläckarna en illusion av förträngning för fläckar lutade till vänster i cirklarna, och medurs rörelse skapade en illusion av expansion (igen, det motsatta mönstret observerades för fläckar lutade till höger). Samtidigt orsakar inte cirklarna som består av direktorienterade Gabor-fläckar någon illusion av rörelse.
Mönstret av observerad rörelse under olika stimuleringar.
Sedan genomförde forskarna ett experiment med deltagande av två makaker, som initialt lärde sig att känna igen olika rörelseriktningar i cirklar med direktorienterade Gabor-fläckar: för detta vriddes cirklarna medurs och moturs, och smalades och utvidgades, varefter de ombads att välja på datorn vilken rörelse. de såg. Efter framgångsrik träning upprepade forskarna experimentet som utfördes på människor på apor, ändrade rörelseshastigheten och fördubblade den maximala hastigheten. Forskare har funnit att makaker uppfattar illusorisk rörelse på ett liknande sätt: tröskeln för att upptäcka en stimulans beror på rotationshastigheten eller expansionen / sammandragningen.
Kampanjvideo:
Observerad rörelseriktning med annan riktning av riktiga i makaker.
Efter att forskare var övertygade om att makaker ser Pinna-Brelstaff-illusionen på samma sätt som människor ser den, genomförde de en slutlig studie av aktiviteten i den visuella cortexen i deras hjärna. Forskare har funnit att neuroner i den dorsala delen av den övre temporära mittenregionen och den mellersta temporala regionen är lika aktiverade både när man observerar verklig rörelse och när man observerar illusorisk rörelse (både i en cirkel och expansion / sammandragning). Samtidigt, när man observerar den illusoriska rörelsen, aktiveras neuronerna i ryggdelen av den mellersta överlägsen temporala gyrusen 15 millisekunder senare än när man observerar den verkliga rörelsen.
Början av aktivering av nervceller i den mellersta temporala regionen och den rygga delen av den övre mellersta temporära regionen när man observerar verklig (ovan) och illusorisk (nedan) rörelse.
Båda de studerade delarna av den visuella cortex är ansvariga för uppfattningen av en komplex rörelse - till exempel den som observeras när cirklarna roterar när de närmar sig eller rör sig bort. I detta fall aktiveras den dorsala delen av det mellersta övre temporära området tidigare, vilket uppenbarligen avgränsar naturen hos den observerade rörelsen för ytterligare bearbetning av den mellersta temporala gyrusen. När man observerar den illusoriska rörelsen (den som förekommer i optiska illusioner) behöver neuronerna i detta område, enligt forskare, ytterligare behandlingstid. Baserat på det faktum att uppfattningen av illusorisk rörelse i den optiska illusionen Pinna-Brelstaff visade sig vara likartad i makaker och människor, kan det också antas att en liknande försening kan observeras i arbetet med den visuella cortexen av den mänskliga hjärnan.
Medan kognitiva och neurovetenskapliga studerar hur människor uppfattar optiska illusioner, lär utvecklare neurala nätverk att skapa dem själva. De gör det dock inte särskilt bra.
Elizaveta Ivtushok
