Наш мозг может построить карту физических барьеров комнаты всего за 100 миллисекунд

Команда нейробиологов определила область человеческого мозга, которая предназначена для восприятия барьеров, определяющих проходимое пространство вокруг нас, таких как стены или потолки, чтобы мы могли безопасно перемещаться по нашей окружающей среде.

Эта область мозга обрабатывает наши пространственные ограничения с невероятно быстрыми скоростями и, вероятно, способствует нашему мгновенному ощущению нового окружения. Исследование проливает новый свет на сложные вычисления, выполняемые нашим мозгом.

Старший автор исследования д-р Николаус Кригескорт является главным исследователем в Колумбийском университете Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute .

"Зрение дает нам почти мгновенное ощущение того, где мы находимся в пространстве, и в частности геометрии поверхностей – земли, стен, – которые ограничивают наше движение. Это кажется нам так легко, но это требует скоординированной деятельности нескольких областей мозга”, - сказал доктор Кригескорт. 

"Как нейроны работают вместе, чтобы дать нам это чувство нашего окружения, остается загадкой. С помощью этого исследования мы на шаг приблизились к решению этой головоломки.”

Используя две самые современные технологии визуализации мозга, ученые исследовали психические реакции добровольцев, когда им показывали изображения различных трехмерных сцен. Изображение может изображать типичную комнату с тремя стенами, потолком и полом, но затем было резко изменено удалением стены или потолка.

“Делая это неоднократно для каждого участника, когда мы методично изменяли изображения, мы могли бы собрать вместе, как их мозг кодировал каждую сцену”, - сказала автор исследования доктор Линда Хенрикссон.

Затылочная область, представляющая собой промежуточный уровень кортикальной обработки, выделялась на снимках головного мозга участников.

"Предыдущие исследования показали, что нейроны кодируют сцены, а не изолированные объекты”, - сказал доктор Кригескорт. - Но мы еще не поняли, в каком аспекте сцен закодированы миллионы нейронов этой области.”

Проанализировав снимки головного мозга, команда обнаружила, что активность участков отражает геометрию сцен. Модели деятельности в этой области мозга отражают наличие или отсутствие каждого компонента, такого как потолок или стена, и проецируют детальную картину общей конфигурации.

Область мозга, казалось, игнорировала внешний вид различных компонентов, чтобы сосредоточиться исключительно на геометрических узорах. Мозгу удалось получить представление о планировке помещения всего за 100 миллисекунд.

"Скорость, с которой наш мозг воспринимает основную геометрию нашего окружения, указывает на важность быстрого получения этой информации”, - сказал доктор Хенрикссон. "Это ключ к пониманию того, находитесь ли вы внутри или снаружи, или каковы могут быть ваши варианты передвижения”

В будущем исследовательская группа планирует внедрить технологию виртуальной реальности, чтобы создать более реалистичные 3D-среды для участников, чтобы испытать их.

“Мы хотели бы построить системы компьютерного зрения, которые больше похожи на наш собственный мозг, системы, которые имеют специализированный механизм, подобный тому, что мы наблюдаем здесь в человеческом мозге для быстрого восприятия геометрии окружающей среды”, - сказал д-р Кригескорт.