Образ прекрасного пляжа вызывает определенные ощущения - можно представить тепло солнца и шум разбивающихся о берег волн. Но как человеческий мозг производит эти впечатления, когда человек на самом деле не стоит на пляже, не греется в солнечных лучах или не слушает шум волн?
Ученые из Университета Торонто , исследующие эту тайну обнаружили , что мозг «s префронтальной корой -a область , известная в первую очередь за ее роль в регуляции поведения, подавление импульса и когнитивная гибкость, производит такие ощущения , основанные на информации , предоставленной различными органами чувств. Их результаты позволяют по-новому взглянуть на плохо изученную роль префронтальной коры в человеческом восприятии.
Используя комбинацию фотографий, звуков и даже нагретых массажных камней, исследователи исследовали закономерности нейронной активности в префронтальной коре, а также в других областях мозга, которые, как известно, отвечают за обработку стимуляции от всех органов чувств, и обнаружили значительное сходство.
«Независимо от того, подвергался ли человек непосредственному воздействию тепла, например, или просто глядя на изображение солнечной сцены, мы наблюдали тот же образец нейронной активности в префронтальной коре головного мозга», - сказал Дирк Бернхардт-Вальтер, доцент кафедры. психологии факультета искусств и наук и соавтор исследования, опубликованного на прошлой неделе в Journal of Neuroscience с описанием полученных результатов. «Результаты показывают, что префронтальная кора головного мозга обобщает перцептивные ощущения, исходящие от разных органов чувств».
Чтобы понять, как человеческий мозг обрабатывает поток информации из окружающей среды, исследователи часто изучают органы чувств изолированно, при этом большая часть предшествующей работы сосредоточена на визуальной системе. Бернхардт-Вальтер говорит, что, хотя такая работа поучительна и важна, не менее важно выяснить, как мозг интегрирует информацию, полученную от различных органов чувств, и как он использует информацию в соответствии с конкретными задачами. «Понимание основ этих способностей обеспечивает основу для исследования расстройств восприятия», - сказал он.
Используя технологию функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) для регистрации активности мозга , исследователи провели два эксперимента с одними и теми же участниками, зная, как области мозга по-разному реагируют в зависимости от интенсивности стимуляции.
В первом участники просмотрели серию изображений различных сцен, включая пляжи, городские улицы, леса и вокзалы, и их попросили оценить, были ли сцены теплыми или холодными, шумными или тихими. На протяжении всего процесса отслеживалась нейронная активность в нескольких областях мозга.
Во втором эксперименте участникам сначала вручили серию массажных камней, которые либо нагревали до 45 ° C, либо охлаждали до 9 ° C, а затем подвергали воздействию тихих и шумных звуков, таких как птицы, люди и волны на пляже.
«Когда мы сравнили паттерны активности в префронтальной коре, мы смогли определить температуру как из эксперимента с камнем, так и из эксперимента с изображениями, поскольку паттерны нейронной активности для температуры были настолько согласованы между двумя экспериментами», - сказал ведущий автор исследования. Яэлан Юнг, недавно защитившая докторскую диссертацию. в U of T. работает с Бернхардт-Вальтером, а сейчас работает докторантом в Университете Эмори.
«Мы смогли успешно определить, держал ли участник теплый или холодный камень, по образцам мозговой активности в соматосенсорной коре, которая является частью мозга, которая получает и обрабатывает сенсорную информацию от всего тела, в то время как активность мозга в визуальной кора головного мозга сообщила нам, смотрели ли они на изображение теплого или холодного места ".
Паттерны были настолько совместимы, что декодер, обученный префронтальной активности мозга из эксперимента с камнями, был в состоянии предсказать температуру сцены, изображенной на изображении, при просмотре.
«Это говорит нам об отношениях между тем, кто испытывает тепло, глядя на картинку, и прикасаясь к теплому предмету», - сказал Юнг.
Точно так же исследователи могли декодировать шумные и тихие звуки из слуховой коры головного мозга и изображения шумных и тихих сцен из зрительной коры.
«В целом, паттерны нейронной активности в префронтальной коре, создаваемые участниками, просматривающими изображения, были такими же, как и те, которые были вызваны фактическим ощущением температуры и уровня шума», - сказал Юнг.
Исследователи предполагают, что полученные данные могут открыть новые возможности для изучения того, как мозгу удается обрабатывать и отображать сложные атрибуты реального мира, охватывающие несколько органов чувств, даже не испытывая их напрямую.
«Понимая, как человеческий мозг интегрирует информацию от различных органов чувств в концепции более высокого уровня, мы можем точно определить причины конкретных неспособностей распознавать определенные виды объектов или концепций», - сказал Бернхард-Вальтер.
«Наши результаты могут помочь людям с ограничениями в одной сенсорной модальности компенсировать с помощью другой и достичь таких же или очень похожих концептуальных представлений в их префронтальной коре, что важно для принятия решений об окружающей их среде».
