Для изучения того, как мозг интегрирует различные сенсорные сигналы, исследователи изучили реакцию участников эксперимента на базовые визуальные и слуховые стимулы. Они отслеживали изменения в движении точек на экране и в звуковых сигналах с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Полученные данные свидетельствуют о том, что обработка информации осуществляется посредством различных процессов, которые объединяются в единый механизм в ключевой момент.
Авторы новой научной работы, опубликованной в журнале Nature Human Behaviour, предоставили конкретное описание нейронной архитектуры, которая лежит в основе принятия многосенсорных решений. Первые эксперименты, проверяющие, как мозг интегрирует сигналы, поступающие от разных органов чувств, начали проводить в 2000-х годах. Понимание фундаментальных механизмов, управляющих простыми реакциями особенно важно, поскольку может помочь в диагностике и терапии нарушений, связанных с восприятием и вниманием.
Исследователи из международной группы во главе с Саймоном Келли (Simon P. Kelly) из Университетского колледжа Дублина (Ирландия) провели эксперимент с участием 43 добровольцами, которые были разделены на две группы. В ходе исследования все участники наблюдали за движущимися точками на экране и одновременно слушали последовательность звуковых сигналов. Участники нажимали кнопку, как только фиксировали изменения — визуальные, слуховые или их комбинацию.
Используя электроэнцефалографию (ЭЭГ), ученые наблюдали за тем, как накапливается информация в мозге. Этот неинвазивный метод позволяет регистрировать биоэлектрическую активность и оценивать функциональное состояние головного мозга. Анализируя полученные данные, исследователи обратили внимание на определенный ЭЭГ-сигнал, связанный с активностью центропариетальной области, который демонстрирует постепенное накопление информации перед принятием решения.
Результаты анализа продемонстрировали, что визуальные и аудиальные стимулы генерировали различные амплитуды сигнала, что свидетельствует о наличии отдельных систем обработки информации. При этом, для инициирования двигательного ответа требовался единый «порог»: вне зависимости от типа стимула, сигнал направлялся в моторную систему, которая определяла необходимость движения.
Чтобы оценить результаты, нейробиологи создали вычислительные модели. Одна из моделей демонстрировала конкуренцию между зрительными и слуховыми процессами в борьбе за достижение определенного уровня активации. В другой модели эти процессы суммировались и совместно воздействовали на моторный центр. Однако наиболее важным оказался сценарий, предусматривающий небольшую задержку между зрительными и слуховыми стимулами: именно такая модель интеграции позволила точно воспроизвести полученные данные.
Авторы научной работы пришли к выводу, что слуховые и зрительные сигналы обрабатываются различными нейронными путями, которые объединяются на завершающем этапе. Полученные данные не только проливают свет на то, как мозг обрабатывает информацию, поступающую от разных органов чувств, но и предоставляют возможности для выявления патологий, которые часто наблюдаются при расстройствах аутистического спектра, шизофрении и других неврологических заболеваниях.