Иногда мозг получает зрительную информацию, которая может противоречить друг другу: например, человек видит в темноте форму, похожую на лицо, или на мгновение принимает апельсин за яблоко. Исследователи из Лаборатории Колд-Спринг-Харбор, Кембриджского университета и Университетского колледжа Лондона выяснили, как разные области зрительной коры могут согласовывать такие сигналы. О том, как мозг формирует единое восприятие при противоречивой информации, — в материале «Известий».

Исследователи изучали две соседние области зрительной коры — первичную зрительную кору (V1) и латеромедиальную область (LM). Они получают разные потоки сенсорной информации, однако между ними существует двусторонняя связь. Поэтому обработка зрительной информации не ограничивается работой одной области мозга.

Работа опубликована в журнале Nature Neuroscience. Исследователи хотели понять, как специализированные участки мозга, получающие разные сигналы, всё же формируют согласованное восприятие. Для этого ученые изучали активность нейронов у семи мышей. В общей сложности они зарегистрировали работу 194 нейронов V1 и 228 нейронов LM, а затем использовали полученные данные для создания моделей обеих областей и их взаимодействия.

Сначала мышей научили различать два визуальных паттерна, наклоненных под противоположными углами. За выбор только одной из ориентаций грызуны получали вознаграждение. Затем во время выполнения задания исследователи на короткое время отключали одну из двух областей зрительной коры — V1 или LM. Это позволило наблюдать, как меняется работа одной области, когда ее партнер перестает функционировать.

На основе зарегистрированной активности ученые создали искусственную нейронную сеть, которая представляла взаимодействие V1 и LM. С помощью модели они могли имитировать реакцию этого контура в ситуациях, когда работа отдельных нейронов изменялась. Так исследователи смогли сравнить активность двух областей и определить, что происходит, когда их сигналы совпадают или расходятся.

Эксперимент показал, что несовпадающие паттерны активности между двумя областями быстро исчезали. Напротив, когда активность V1 и LM соответствовала друг другу, такой паттерн сохранялся дольше.

Митра Джавадзаде, автор исследования:

Мы обнаружили, что со временем такие связи между областями реализуют механизм, который мы называем формированием консенсуса.

По данным ученых, двусторонние связи между областями со временем помогают устранить несоответствие и сохранить согласованный вариант активности. Таким образом, разные участки зрительной коры не просто независимо обрабатывают поступающую информацию — они постоянно взаимодействуют друг с другом, а их активность может приходить к согласованному состоянию.

Исследование касалось только двух областей зрительной коры, поэтому ученые пока не утверждают, что тот же принцип действует во всем мозге. Следующим этапом для исследовательской группы станет проверка того, работает ли аналогичный механизм между другими областями неокортекса. В частности, ученые хотят выяснить, способен ли мозг использовать похожий способ согласования информации, когда сигналы от разных органов чувств противоречат друг другу. В качестве примера исследователи приводят ситуацию, когда увиденное человеком не совпадает с тем, что он слышит.

Авторы также предполагают, что принцип динамического формирования консенсуса может помочь лучше понять, как отдельные специализированные участки мозга объединяются в единую систему. Кроме того, такой механизм потенциально может подсказать новые подходы к созданию систем искусственного интеллекта, которым также приходится согласовывать противоречивую информацию.

При этом исследователи подчеркивают, что работа с двумя областями зрительной коры лишь первый шаг к пониманию того, каким образом разные части мозга объединяют отдельные потоки информации в целостное восприятие.