Как мозг совмещает зрение и слух при принятии решений: новое открытие нейробиологов

Новости МирТесен

Для изучения того, как мозг интегрирует различные сенсорные сигналы, исследователи оценили реакцию участников эксперимента на базовые визуальные и слуховые стимулы. Они использовали ЭЭГ для мониторинга изменений в движении точек на экране и звуковых сигналах. 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 эксперимента все испытуемые наблюдали за движущимися точками на экране и одновременно слушали последовательность звуковых сигналов. Участники нажимали кнопку, как только фиксировали изменения – визуальные, слуховые или их сочетание.

Пока ученые наблюдали за тем, как информация накапливается в мозге, используя электроэнцефалографию (ЭЭГ) – методе, не требующем хирургического вмешательства и позволяющем регистрировать электрическую активность мозга. Анализируя полученные данные, исследователи обратили внимание на специфический ЭЭГ-сигнал, связанный с активностью в теменно-затылочной области, который демонстрирует постепенное накопление информации в процессе принятия решения.

Результаты анализа демонстрируют, что зрительные и слуховые стимулы генерировали различные амплитуды сигнала, что свидетельствует о наличии отдельных процессов обработки информации. Однако, для инициирования двигательного ответа требовался единый «порог»: вне зависимости от типа стимула, сигнал поступал в моторную систему, определяющую характер 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 слух и зрение обрабатываются различными «каналами», которые объединяются на финальном этапе. Полученные результаты не только дают ответ на ключевой вопрос о том, как мозг обрабатывает сигналы от разных органов чувств, но и открывают возможности для диагностики нарушений, которые часто встречаются при расстройствах аутистического спектра, шизофрении и других неврологических заболеваниях.