фМРТ показала, как мысли влияют на то, что видят глаза
Когда вы видите пакет моркови в магазине, вы думаете о картофеле и пастернаке или о куриных крылышках и сельдерее? Это зависит, конечно, от того, собираетесь ли вы сварить сытный зимний суп или запланировали посмотреть Суперкубок.
Большинство ученых считают, что категоризация объектов — например, восприятие моркови как корнеплода или как закуски к вечеринке — это задача префронтальной коры, области мозга, отвечающей за логическое мышление и другие высшие функции, которые делают нас разумными и социальными существами. Согласно этой теории, глаза и отвечающие за зрение области мозга работают как видеокамера: собирают данные, обрабатывают их, передают для анализа — и не более.
Новое исследование, проведенное Инженерной школой Фу при Колумбийском университете, открыло значительную роль зрительной коры в предварительном осмыслении информации. Статья об открытии опубликована в Nature Communications.
Результаты ставят под сомнение традиционное представление о том, что первичные сенсорные области мозга просто «видят» или «записывают» визуальную информацию, объясняет руководившая исследованием Нуттида Рунгратсамитавимана с кафедры биомедицинской инженерии Колумбийской инженерной школы. По ее словам, один и тот же объект зрительная система человеческого мозга может воспринимать по-разному в зависимости от текущих целей.
«Даже в зрительных областях, которые ближе всего к исходным данным, поступающим от глаз, мозг обладает гибкостью, чтобы адаптировать интерпретацию и реакции в соответствии с задачей, — восхищена нейробиолог. — Это дает нам новый взгляд на гибкость мозга и открывает идеи для создания более адаптивных систем ИИ, вдохновленных этими нейронными стратегиями».
В исследовании использовалась функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), чтобы наблюдать за активностью мозга людей, пока они распределяли фигуры по разным категориям. Особенность эксперимента состоит в том, что правила категоризации были каждый раз новыми. Это позволило исследователям отследить, меняет ли зрительная кора способ представления объектов в зависимости от заданных категорий.
Умело применяя алгоритмы машинного обучения, исследователи четко установили различия паттернов нейронной активности зрительной системы, включая первичную и вторичную зрительную кору.
«Мы буквально видели более четкие нейронные паттерны в данных фМРТ в тех случаях, когда участники лучше справлялись с заданиями. Это говорит о том, что зрительная кора может напрямую помогать нам решать задачи гибкой категоризации», — пояснила Рунгратсамитавимана.
Она надеется на двойную пользу полученных результатов. Прежде всего — в разработке ИИ, который лучше приспосабливается к новым ситуациям. Кроме того, медикам это исследование поможет разобраться в патогенезе таких нарушений, как СДВГ или другие когнитивные расстройства. Наконец, это напоминание о том, насколько эффективен наш мозг даже на самых ранних этапах обработки информации.
Следующим шагом станет углубление в нейробиологический контекст — с помощью фМРТ ученые намерены понять, как отдельные нейроны и нейронные цепи в человеческом мозге поддерживают гибкое целенаправленное поведение.
А главная цель — усовершенствование ИИ. «Люди отлично адаптируются к новым целям, даже когда правила меняются, тогда как ИИ зачастую не хватает такой гибкости. Надеемся, то, что мы узнаем о человеческом мозге, поможет создавать модели, которые адаптируются более плавно — не только к новым данным, но и к новым контекстам», — подытожила Нуттида Рунгратсамитавимана.
