Как мозг объединяет чувства

Чтобы понять, как люди сочетают визуальную и слуховую информацию, добровольцы согласились принять участие в эксперименте по восприятию, в котором они наблюдали случайные последовательности щелчков и вспышек. После каждой последовательности они должны были сообщить, связаны ли звук и свет вместе, и какой сигнал появился первым. Статистический анализ показал, что человеческие реакции систематически определялись схожестью (то есть корреляцией) временных последовательностей щелчков и вспышек. «Это очень важное открытие, — говорит профессор Марч Эрнст, — не только потому, что оно показывает, что мозг использует временную корреляцию звука и света, чтобы определить, связаны ли они физически, но и потому, что открывает еще больше интригующий вопрос: как мозг обнаруживает корреляцию между чувствами? "Чтобы ответить на этот вопрос, Париз и Эрнст использовали компьютерное моделирование и компьютерное моделирование и определили элементарный нейронный механизм, который может точно воспроизводить человеческое восприятие.

Такой механизм, называемый детектором мультисенсорной корреляции, отслеживает чувства и ищет сходство (корреляцию) между визуальными и слуховыми сигналами: если стимулы имеют схожую временную структуру, мозг приходит к выводу, что они принадлежат друг другу, и интегрирует стимулы. Примечательно, что этот механизм удивительно похож на датчики движения, обнаруженные в мозгу насекомых.

«Это интересно, потому что это показывает, что мозг систематически использует универсальные стратегии обработки, которые могут быть реализованы в самых разных областях восприятия, где корреляция между сигналами является ключевой особенностью, например, восприятие визуального движения, трехмерное восприятие. с использованием бинокулярных диспропорций, бинаурального слуха и, теперь, мультисенсорной обработки. Кроме того, такие механизмы корреляции можно найти у самых разных видов животных, от насекомых до позвоночных, включая людей ", — говорит профессор Марк Эрнст, который только что принял новую должность в Ульме. Университет.

Чтобы дополнительно проверить возможность обобщения этой модели, Париз и Эрнст провели дополнительное компьютерное моделирование, в котором они использовали модель детектора мультисенсорной корреляции, чтобы воспроизвести несколько предыдущих результатов о временных и пространственных аспектах мультисенсорного восприятия. Без дальнейших изменений та же модель оказалась способной воспроизводить человеческое восприятие во всех смоделированных исследованиях и продемонстрировала те же временные и пространственные ограничения мультисенсорного восприятия, что и у людей.«За последнее десятилетие мы обнаружили, что мозг интегрирует мультисенсорную информацию статистически оптимальным образом. Однако природа лежащих в основе нейронных механизмов до сих пор не поддается правильному научному объяснению», — говорит доктор Чезаре Паризе. «Это исследование знаменует собой веху в нашем понимании человеческого восприятия, поскольку оно впервые предоставляет общий механизм, способный объяснить большое разнообразие результатов мультисенсорного восприятия».

«Этот результат имеет большой потенциал для применения», — говорит доктор Париз, который только что принял новую должность научного сотрудника в Oculus VR (Facebook): «Глубокое понимание мультисенсорной обработки открывает новые клинические перспективы для неврологических синдромов, связанных с мультисенсорными нарушениями. , такие как расстройство аутистического спектра и дислексия. Более того, наша вычислительная модель может быть легко реализована для использования в роботах и ​​искусственном восприятии ».Кафедра когнитивной нейробиологии биологического факультета входит в кластер передовых технологий когнитивного взаимодействия (CITEC) Университета Билефельда.

В центре внимания кафедры когнитивной нейробиологии находится мультисенсорное восприятие человека, сенсомоторная интеграция, перцептивное обучение и взаимодействие человека с машиной. Отделение когнитивной нейробиологии сочетает психофизические эксперименты над людьми с компьютерным моделированием.

В настоящее время он состоит из 15 членов из различных дисциплин, включая биологию, когнитивную науку, психологию, медицину, физику и инженерию.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *