Нейробиологи выяснили, как мозг координирует внимание и движения глаз

Прочитано: 83 раз(а)


Два новых исследования Центра нейронаук (ЦНС) Индийского института науки (IISc) изучают, насколько тесно связаны между собой внимание и движения глаз, и показывают, как мозг координирует эти два процесса.

Внимание — это уникальный феномен, который позволяет нам сосредоточиться на конкретном объекте нашего визуального мира и игнорировать отвлекающие факторы. Когда мы обращаем внимание на объект, мы склонны пристально смотреть на него. Поэтому ученые давно подозревали, что внимание тесно связано с быстрыми движениями глаз , называемыми саккадами. Фактически, еще до того, как наши глаза двинутся к объекту, наше внимание фокусируется на нем, что позволяет нам воспринимать его более четко — известный феномен, называемый пресаккадическим вниманием.

Однако в новом исследовании, опубликованном в журнале PLOS Biology , исследователи из CNS показывают, что это преимущество восприятия теряется, когда объект внезапно меняется, за долю секунды до того, как наш взгляд упадет на него, что затрудняет нам обработку того, что изменилось.

«Наше исследование представляет собой интересный контрапункт многим предыдущим исследованиям, которые предполагали, что пресаккадическое внимание всегда полезно», — объясняет Девараджан Шридхаран, доцент кафедры ЦНС и автор исследования.

В исследовании Приянка Гупта, доктор философии. Студент лаборатории Шридхарана обучал людей-добровольцев скрытно следить за решетками (линейными узорами), представленными на экране, не глядя на них напрямую, и сообщать, когда одна из них слегка наклоняется. «Важно, что участники выполняли это задание непосредственно перед движением глаз, в пресаккадическом окне. Таким образом, мы смогли изучить взаимосвязь между пресаккадическим вниманием и обнаружением изменений в зрительной среде», — объясняет Гупта.

Трекер использовался для отслеживания движений глаз до, во время и после того, как взгляд упал на объект. «К нашему удивлению, участникам оказалось труднее обнаружить изменения в пресаккадическом окне», — добавляет Гупта.

В последующем эксперименте они заставили участников быстро наблюдать за двумя решетками, представленными одна за другой, снова, прямо перед тем, как их глаза начали двигаться. Команда обнаружила, что если ориентация второй решетки внезапно менялась в течение этого времени, участники имели тенденцию путать ориентации двух решеток, что объясняло потерю преимущества внимания.

«По сути, это фундаментальное научное исследование», — говорит Шридхаран. Но такая информация, добавляет он, может быть полезна для отслеживания множества объектов в быстро меняющихся условиях — например, в симуляторах вождения или полета.

В другом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances и проведенном совместно с сотрудниками Стэнфордского университета, ученые разработали необычный эксперимент (на этот раз с целью отделить внимание от движений глаз) на обезьянах. Их целью было выяснить, что происходит в мозгу, пока происходят эти процессы.

Обезьян обучали выполнять противоречивую задачу, называемую задачей «антисаккада». Как и в исследовании на людях, обезьяны скрытно наблюдали за несколькими решетками на экране компьютера, не глядя на них напрямую. Но когда какая-либо решетка слегка наклонялась, обезьянам приходилось отводить от нее взгляд, вместо того чтобы сосредоточить на ней более пристальное внимание. Это помогло исследователям отделить место внимания обезьяны от места, куда в конечном итоге упал ее взгляд.

Используя особый вид электрода, названный «U-зонд», они также записали сигналы от сотен нейронов в разных слоях определенной области мозга обезьяны, называемой областью зрительной коры V4. Они обнаружили, что нейроны в более поверхностных слоях коры генерируют сигналы внимания, а нейроны в более глубоких слоях — сигналы движения глаз.

Интересно, что эти нейроны также демонстрировали разные модели активности. «Поверхностные нейроны увеличили свою скорость срабатывания, чтобы сигнализировать об объекте, которому необходимо уделить внимание и расставить приоритеты для принятия решений», — говорит Адитья Нараян Чандрасекаран, первый автор исследования Science Advances и бывший научный сотрудник лаборатории Шридхарана в CNS. С другой стороны, глубокие нейроны настраивали свой «шум», возможно, чтобы позволить животному лучше воспринимать объект.

Исследователи полагают, что обнаружение таких сигналов мозга может в конечном итоге указать на причину нарушений внимания. Шридхаран говорит: «Обнаружение таких механизмов жизненно важно для разработки методов лечения таких расстройств, как СДВГ».

Как мозг координирует внимание и движения глаз



Новости партнеров