Проверено на макаках. Мозг может переключаться между двумя реальностями 15 раз в секунду

Человеческий разум воспринимает окружающий мир не как непрерывный поток, а как быструю смену статичных кадров. Новые данные указывают на то, что нервная система ежесекундно принимает решение, какую долю информации допустить до осознания. Эксперименты на приматах раскрыли поразительный факт: нейронные ансамбли переключаются между видимыми и скрытыми образами с частотой 15 раз в секунду.

Для фиксации этого процесса исследователи задействовали зонды Neuropixels. Эта технология позволила вести одновременную запись импульсов от огромного числа нервных клеток. Замеры велись в нижневисочном отделе и префронтальной зоне коры макак-резусов. Особое внимание уделили тем долям серого вещества, которые специализируются на идентификации человеческих лиц.

Суть опыта заключалась в методе бинокулярного подавления. Сначала зрительная система животного фиксировала портрет на один глаз. Затем в поле зрения второго глаза внезапно возникал иной стимул. В этот миг восприятие макаки резко менялось: новый кадр брал верх, а прежний полностью стирался из поля зрения, хотя физически оба сигнала продолжали поступать в мозг.

Изучение полученной картины активности выявило стремительное чередование двух фаз. В краткие промежутки времени мозг транслировал только осознаваемый объект, а затем на микросекунды переключался на обработку подавленного. Используя алгоритмы, ученые смогли по характеру сигналов с высокой точностью реконструировать оба визуальных стимула.

Этот ритм сохранялся на отметке 15 герц даже тогда, когда картинка перед глазами не менялась. На уровне отдельных клеток прослеживалась та же динамика. В периоды доминирования одного образа нейроны активно отзывались на видимое лицо. Но в фазы подавления те же самые клетки начинали реагировать на скрытый стимул. При этом отклик на детали осознаваемого лица всегда был более мощным. Схожие паттерны фиксировались и в зонах, управляющих сложным поведением.

Специалисты приходят к выводу, что одного лишь наличия данных в нейронной сети мало для их осознания. Требуется дополнительный механизм временного отбора, работающий как сверхбыстрый переключатель. Ранее нейробиологи фиксировали, что при подавлении образа информация о нем все равно сохраняется в мозге. Новые результаты разрешают это противоречие: данные о видимом и скрытом объектах буквально пульсируют в одних и тех же нервных сетях, сменяя друг друга 15 раз за одну секунду.

Итоги работы ученых опубликованы на сервере препринтов bioRxiv.

Изображение: разработано Мagnific.