Мозг может переключаться между двумя версиями реальности 15 раз в секунду

Насколько вы ощущаете себя в настоящем моменте? Возможно, меньше, чем думаете. Даже когда вы фиксируете взгляд на экране, чтобы прочитать эти слова, ваш мозг может мерцать между тем, что вы сознательно воспринимаете, и другой визуальной информацией, которая так и не доходит до осознания.

Новое исследование в виде препринта, проведённое на макаках и людях, позволяет предположить, что мозг может переключаться между сознательной и бессознательной информацией примерно пятнадцать раз в секунду. Это поднимает странную возможность: нечто иное, чем визуальная доступность, управляет нашим сознательным опытом мира.

«В любой момент только часть активности мозга достигает сознательного восприятия, остальное обрабатывается, но никогда не переживается, — пишут нейроучёные Джанис Хессе и Дорис Цао из Калифорнийского университета в Беркли. — То, как возникает это разделение, — одна из самых базовых нерешённых проблем нейронауки».

Почему мы не видим собственный нос

Есть много вещей, которые наши тела делают автоматически, и восприятие — одна из них. Мы движемся по миру под постоянным потоком сенсорной информации и не можем отключить способность её принимать. Что мозг может сделать, так это понизить приоритет части этой информации. Классический пример — ваш нос. Он всегда находится прямо в центре поля зрения, но мозг в основном его игнорирует. Вы знаете, что он там; вам не нужно, чтобы глаза постоянно это подтверждали.

Это чрезвычайно полезно. Без такого механизма мы были бы перегружены объёмом сенсорного входа. Но это также поднимает огромный вопрос: как мозг определяет, какую информацию мы осознанно переживаем, а какую нет?

Что показал эксперимент

Чтобы найти ответы, нейроучёные десятилетиями изучали, какие части мозга активируются при сознательном восприятии стимулов. Со временем возникла проблема: те же части мозга могут реагировать и на бессознательные стимулы. Хессе и его коллеги задали новый вопрос: что, если поиски были сосредоточены не на том измерении? Что, если ответ кроется не в пространстве, а во времени?

Исследование сосредоточилось на макаках. Учёные использовали очки с красным и голубым стёклами, которые обычно создают иллюзию трёхмерного изображения. Ту же систему можно использовать, чтобы показать глазам два разных изображения. Глаз за голубым стеклом видит красное изображение, но не голубое, и наоборот.

Исследователи показывали макакам два разных лица. Сначала одно лицо предъявляли одному глазу. Затем, пока изображение оставалось на месте, внезапно вводили второе лицо в другой глаз. Вместо того чтобы увидеть оба лица одновременно, мозг, как правило, отдаёт приоритет новому лицу, подавляя первое из сознательного восприятия.

Первое лицо никуда не исчезло. Глаз продолжает его получать. Но мозг больше не выводит его в сознательное восприятие. Это явление называется бинокулярным подавлением вспышки.

Что увидели в нейронах

Макаки не могли рассказать исследователям, какое из двух изображений они осознанно воспринимают, поэтому для проверки методики привлекли людей. Убедившись, что техника работает, исследователи обратились к мозгу макак. С помощью крошечных электродов, вставленных в области, участвующие в обработке зрительной информации, они одновременно записывали электрическую активность сотен нейронов, пока обезьяны смотрели на конкурирующие изображения.

Их особенно интересовали области, специализирующиеся на распознавании лиц. Там они выявили два различных паттерна активности: один связан с первым лицом, другой — со вторым.

Паттерн проявился и во времени. Хотя второе лицо должно было оставаться доминирующим в сознательном восприятии, нейроны не представляли его непрерывно. Вместо этого их активность быстро чередовалась между осознанно воспринимаемым лицом и подавленным. Переключение происходило примерно пятнадцать раз в секунду.

Кроме того, в сознательные моменты нейроны реагировали на черты воспринимаемого лица резче, чем на черты подавленного лица в моменты подавления. Это позволяет предположить, что мозг может различать их, даже чередуя.

Что это значит

Результаты не объясняют, как мозг решает, какая информация достигает сознания, но исследователи предполагают, что процесс позволяет мозгу перебирать альтернативную визуальную информацию, не меняя текущее поведение. Такой механизм мог бы позволять нам продолжать ориентироваться в мире, пока мозг незаметно рассматривает другие интерпретации увиденного.

Есть и важные ограничения. В исследовании участвовали только две макаки, и они не могли сообщить, что видят, поэтому их сознательное восприятие пришлось выводить из экспериментов на людях. Кроме того, исследователи изучали только конкретные области, участвующие в зрительной обработке, а не весь мозг.

Тем не менее результаты поднимают интригующую возможность: наш кажущийся плавным опыт мира обеспечивается яростной, сложной нейронной активностью, происходящей за закрытыми дверями сознательного опыта.

«Определение механизмов, которые управляют этими переходами, и понимание того, почему только некоторые временные сегменты становятся доступными для осознания, будут необходимы для понимания того, как временная динамика популяций нейронов порождает сознательное восприятие», — пишут исследователи.