Если вы когда-либо снимали свой собственный фильм, используя видеокамеру, вы, вероятно, замечали, что изображение может быть довольно нестабильным при перемещении с одного кадра на другой. Даже у самых устойчивых рук происходит нестабильный переход между фокусировкой над одним объектом и переходом к следующему. Но для большинства из нас наши глаза, можно сказать, видеокамеры нашего мозга, не испытывают нестабильности, когда они быстро перемещаются по сцене. Мир остается стабильным независимо от того, насколько быстро или хаотично мы меняем фокус.
Ученые давно знают и даже понимают это явление. Чтобы обеспечить стабильное видение, несмотря на быстрые движения глаз, они делают удивительную вещь: они делают до и после снимки каждого сосредоточенного изображения и сравнивают их, чтобы подтвердить стабильность. Это может показаться немного сложным, но сам процесс довольно прост (и гениален): перед тем как ваши глаза действительно почувствуют объект, ваш мозг делает свое собственное изображение этого объекта для сравнения. Он знает, куда двигаются ваши глаза дальше, и формирует изображение объекта, которое предшествует нашему сознательному, зрительному восприятию. Затем, когда наши глаза действительно воспринимают этот объект в сенсорном смысле (то есть мы видим его), наш мозг уже создал основу для плавного перехода. Здесь нет дрожания и нестабильности. Мозг предвосхищает то, что увидят наши глаза, и использует это предварительное изображение для сравнения, чтобы убедиться, что мир действительно остался стабильным в доли секунды между до снимка и после.
Таким образом, процесс уже давно известен. Но ученые потратили по крайней мере 50 лет, пытаясь выяснить, как мозг управляет этим действием. Исследование, опубликованное в онлайн-версии журнала Nature, предлагает понимание механизма, позволяющего нашему мозгу видеть то, что наши глаза увидят, еще до того, как сами глаза это увидят. Ученые считают, что они нашли нейронный путь, который может объяснить предвосхищение движений глаз мозгом. (Нейроны — это носители сообщений в мозге. Они формируют пути, по которым сигналы переносятся из одной части мозга в другую.)
Чтобы точно понять, как работает этот процесс, нам нужно узнать немного о различных частях мозга.
Части мозга
Прежде чем мы перейдем к самому пути, давайте определим некоторые из основных областей мозга, о которых говорится в исследовании.
Средний мозг (Midbrain)
Средний мозг связывает части мозга, контролирующие двигательные функции и добровольные движения ушей и глаз.
Таламус (Thalamus)
Таламус получает сенсорную информацию (поступающую из ушей и глаз) и передает ее в область мозга, которая обрабатывает конкретные сенсорные данные. Он также помогает в обмене информацией о двигательной активности между различными частями мозга.
Моторный кортекс (Motor cortex)
Моторный кортекс участвует в контроле добровольных движений, таких как движения глаз.
Таламус находится в соматической сенсорной коре, а моторный кортекс — в лобном лепестке. Визуальный кортекс передает данные сенсорной коре, сообщая ей, что видят наши глаза, и сенсорная кора интерпретирует это.
Открытие исследования
Исследование обнаружило путь между моторным кортексом и визуальным кортексом, который активирует визуальные нейроны до того, как сам глаз фактически двигается. По словам одного из авторов исследования, Марка Сомера из Университета Питсбурга, сигнал от моторного кортекса говорит визуальному кортексу сместить фокус туда, куда глаз планирует переместиться далее. Этот нейронный путь начинается в среднем мозге, который имеет доступ к данным от моторного кортекса, связанным с движением глаз.
Эти данные показывают, что глаз собирается делать дальше — это копия сигнала, который моторный кортекс посылает визуальному кортексу, чтобы сказать глазу двигаться. Нейроны в среднем мозге передают эту информацию в таламус, который отправляет информацию нейронам визуального кортекса, говоря им сместить свое "окно восприятия", чтобы соответствовать предстоящей команде. Новое, незамеченное изображение из смещенного окна поступает в соматическую сенсорную кору, где его вскоре дополняет визуальное изображение, воспринимаемое этим же смещением через мгновение. Когда соматическая сенсорная кора интерпретирует визуальный сигнал, поступающий из первичного визуального кортекса, она сравнивает его с предыдущим видом этой же сцены. Пока оба вида совпадают, она интерпретирует "стабильность" и просто фильтрует любое дрожание при переходе с одного визуального изображения на другое.
Авторы исследования ожидают, что это открытие приведет к более глубокому пониманию других непрерывных сенсорных переходов, таких как постоянное восприятие звука, происходящее даже при повороте головы в разные направления.
