Når man opfatter illusorisk bevægelse, når man tænker på den optiske Pinna-Brelstaff-illusion, der får statiske cirkler til at bevæge sig i forskellige retninger, når man bevæger hovedet mod eller væk fra billedet, er der en lille (15 millisekunder) forsinkelse i arbejdet i hjerneområderne, der er ansvarlige for opfattelsen af bevægelse. Dette er ved hjælp af et eksperiment på makaker, i hvis hjernerelektroder blev implanteret, har kinesiske forskere vist. Artikel offentliggjort i The Journal of Neuroscience.
Optiske illusioner (hvis du har en dårlig idé om, hvad det er, kan du tage vores nytårstest "Duck eller bunny?") Forstås dårligt i forhold til det visuelle system. For et årti siden viste videnskabsmænd, at når man ser optiske illusioner om bevægelse (for eksempel den samme Pinna-Brelstaff-illusion), ser den observerede illusoriske bevægelse sig for hjernen som reel: i sin opfattelse er den midterste temporale region aktiv, som er ansvarlig for at behandle reel bevægelse.
På samme tid er det stadig ikke klart, hvordan præcis illusionen af bevægelse opstår i et statisk billede. Kinesiske forskere besluttede at undersøge dette spørgsmål mere detaljeret under ledelse af Junxiang Luo fra Institut for Neurovidenskaber ved det kinesiske videnskabsakademi. De besluttede at fokusere på aktivitet i to områder af den visuelle cortex: det rygglige midt-øvre temporale område og det mid-temporale område.
I deres eksperiment deltog makaker i den visuelle cortex, som elektroder blev implanteret. Før forskningen startede med makaker, gennemførte forskere en undersøgelse, der involverede mennesker. Ni frivillige blev vist Pinna-Brelstaff-illusioner sammensat af Gabor-pletter arrangeret i flere cirkler. Afhængig af den illusion, som forskerne forsøgte at gengive, var pletterne placeret i cirkler med en hældning på 45 grader til højre, 45 grader til venstre og lige, og for at gøre opgaven lettere blev cirklerne enten udvidet eller indsnævret. Deltagerne blev fortalt, hvordan cirklerne bevæger sig, afhængigt af om tegningen kommer længere eller nærmere. I den omvendte opgave var cirklerne ikke statiske, men flyttede mod uret og med uret: i dette tilfælde måtte deltagerne bemærke, om de så en udvidelse eller en indsnævring af cirklerne.
Eksperimentelt paradigme og brugte illusioner oprettet fra Gabor-pletter.
Afhængigt af hældningen af Gabor-pletterne i Pinna - Brelstaff-illusionen, virket bevægelsesretningen anderledes for deltagerne: for eksempel når pletterne blev vippet til venstre, bevægede cirklerne sig illustorisk med uret, når de ekspanderede og mod uret, når de blev indsnævret (og det modsatte mønster blev observeret, når pletterne var tilbøjelige til højre). På samme tid skabte den virkelige mod uret bevægelse af pletterne illusionen om indsnævring for pletter, der skrå mod venstre i cirkler, og bevægelse med uret skabte illusionen om ekspansion (igen blev det modsatte mønster observeret for pletter, der skrå mod højre). Samtidig medfører cirklerne, der består af direkte orienterede Gabor-pletter, ingen illusion af bevægelse.
Mønsteret af observeret bevægelse under forskellig stimulering.
Derefter gennemførte videnskabsmændene et eksperiment med deltagelse af to makakker, der oprindeligt lærte at genkende forskellige bevægelsesretninger i cirkler med direkte orienterede Gabor-pletter: for dette blev cirklerne snoet med uret og mod uret og også indsnævret og udvidet, hvorefter de blev bedt om at vælge de makakker på computeren, som bevægelsen. de så på. Efter vellykket træning gentog forskerne eksperimentet, der blev udført på mennesker på aber, ændrede bevægelseshastigheden og fordoblet den maksimale hastighed. Forskere har fundet, at makaker opfatter illusorisk bevægelse på en lignende måde: tærsklen for at opfatte en stimulus afhænger af rotationshastigheden eller ekspansion / sammentrækning.
Salgsfremmende video:
Observeret bevægelsesretning med forskellige retninger i makaques.
Efter at forskere var overbeviste om, at makaker ser Pinna-Brelstaff-illusionen på samme måde som mennesker ser den, gennemførte de en afsluttende undersøgelse af aktiviteten i den visuelle cortex i deres hjerne. Forskere har fundet, at neuroner i den dorsale del af den midtre øvre temporale region og den midterste temporale region er lige aktiveret både når man observerer reel bevægelse og når man observerer illusorisk bevægelse (både i en cirkel og ekspansion / sammentrækning). Samtidig, når man observerer den illusoriske bevægelse, aktiveres neuronerne i den ryggelige del af den midterste overlegne temporale gyrus 15 millisekunder senere end når man observerer den virkelige bevægelse.
Begyndelse på aktivering af neuroner i den midterste temporale region og den ryggelige del af den midterste øvre temporale region, når man observerer reel (ovenfor) og illusorisk (nedenfor) bevægelse.
Begge de studerede dele af den visuelle cortex er ansvarlige for opfattelsen af en kompleks bevægelse - for eksempel den, der observeres, når cirklerne roterer, når de nærmer sig eller bevæger sig væk. I dette tilfælde aktiveres den dorsale del af det midterste øvre temporale område tidligere, hvilket tilsyneladende afgrænser arten af den observerede bevægelse til yderligere behandling af den midterste temporale gyrus. Når man observerer den illusoriske bevægelse (den, der forekommer i optiske illusioner), har neuronerne i dette område ifølge forskere behov for yderligere behandlingstid. Baseret på det faktum, at opfattelsen af illusorisk bevægelse i den Pinna-Brelstaff optiske illusion viste sig at være den samme i makaker og mennesker, kan det også antages, at en lignende forsinkelse kan observeres i arbejdet med den visuelle cortex af den menneskelige hjerne.
Mens kognitive og neurovidenskabelige studerer, hvordan folk opfatter optiske illusioner, underviser udviklere neurale netværk i at skabe dem selv. De gør det dog ikke særlig godt.
Elizaveta Ivtushok
