Mūsų smegenys realybės „vaizdą“ gali rinkti ne ištisiniu srautu, o labai trumpomis atkarpomis – ir sparčiai persijungti tarp to, ką sąmoningai matome, ir to, kas lieka nuslopinta. Naujas tyrimas rodo, kad toks persijungimas gali vykti maždaug 15 kartų per sekundę.
Tokias išvadas pateikė Kalifornijos universiteto Berklyje ir Prinstono universiteto neuro mokslininkai, tyrę primatų regos apdorojimą. Darbui vadovavo Janis K. Hesse ir Doris Y. Tsao, o rezultatai paskelbti kaip išankstinė publikacija (preprintas) bioRxiv platformoje – vadinasi, tyrimas dar laukia recenzavimo.
Pasak tyrėjų, dalis smegenų veiklos bet kuriuo momentu pasiekia sąmoningą patyrimą, o kita dalis yra apdorojama „užkulisiuose“ taip ir netapdama tiesiogine patirtimi. Viena didžiųjų neurologijos mįslių – kaip smegenys „nusprendžia“, kuri informacija tampa sąmoninga.
Šiame darbe siūloma, kad svarbi gali būti ne tik tai, kur smegenyse apdorojama informacija, bet ir kada neuronai suaktyvėja. Kitaip tariant, sąmoningas patyrimas gali priklausyti nuo itin greitos, laike išdėstytos atrankos.
Kaip išprovokavo sąmonės „persijungimą“
Kad įvertintų, kaip smegenys elgiasi esant nekintančiam dirgikliui, bet kintančiam sąmoningam suvokimui, mokslininkai pasirinko vadinamąją binokulinės „blykstės“ slopinimo (binocular flash suppression) iliuziją. Jos esmė – kiekvienai akiai pateikti skirtingą vaizdą taip, kad sąmoningai „į pirmą planą“ iškiltų tik vienas.
Eksperimente su dviem rezus makakomis buvo naudojami raudonai žydri 3D akiniai, leidžiantys kiekvienai akiai parodyti skirtingą veidą. Pirma vienai akiai pateikiamas vienas veidas, o netrukus kitai akiai „blyksteli“ antrasis – tuomet sąmonėje ima dominuoti pastarasis, nors abu vaizdai fiziškai išlieka pateikiami.
Kad būtų aišku, jog iliuzija veikia taip, kaip numatyta, tyrėjai tą pačią užduotį pirmiausia davė 14 žmonių savanorių. Jie, spausdami mygtukus, patvirtino, kad „blykstelėtas“ veidas sąmoningame matyme dominavo 82 proc. atvejų.
Kas vyko smegenyse: 60 milisekundžių „mikroepizodai“
Tyrėjai į makakų smegenis įvedė didelio tankio „Neuropixels“ zondus, leidžiančius vienu metu fiksuoti šimtų neuronų aktyvumą. Buvo stebimos sritys, susijusios su veidų atpažinimu apatinėje smilkininėje žievėje (inferotemporal cortex), taip pat prefrontalinė žievė, siejama su aukštesnėmis pažinimo funkcijomis.
Ankstesniuose darbuose neuronų aktyvumas dažnai būdavo vidurkinamas per kelias sekundes – taip, pasak autorių, signalas „susilieja“ į kompromisinį vaizdą. Šįkart aktyvumas buvo analizuojamas milisekundžių tikslumu, atskiruose bandymuose.
Mokslininkai teigia užfiksavę greitą kaitą tarp sąmoningo ir nuslopinto turinio: apie 15 kartų per sekundę, o atskiros būsenos trukdavo maždaug po 60 milisekundžių. Tai leido pamatyti, kad abi – ir „matoma“, ir „nematoma“ – informacijos dalys smegenyse gali būti reprezentuojamos ne miglotai, o ryškiai, tik skirtingais laiko intervalais.
Algoritmas „atkurė“ ir sąmoningai nematomą veidą
Vienas įspūdingiausių darbo elementų – bandymas iš smegenų aktyvumo atkurti, kokį veidą tuo momentu „koduoja“ neuronai. Tam pasitelktas metodas, paremtas ankstesniu Doris Y. Tsao grupės darbu: veidai, anot šios krypties tyrimų, smegenyse aprašomi tarsi daugiamatėje „erdvėje“, kur skirtingi neuronai reaguoja į skirtingas veido savybes.
Šiame eksperimente tyrėjai pirmiausia parodė makakoms 1 500 veidų be regos varžymosi ir mokė kompiuterinį algoritmą susieti 3 501 neurono signalus su 50 veido formos ir išvaizdos matmenų. Vėliau algoritmui buvo pateiktas aktyvumas, gautas per 3D akinių iliuzijos bandymus.
Autoriai rašo, kad kai signalai buvo vidurkinami per visą sekundę, gaudavosi „susiliejęs“ abiejų veidų vaizdas. Tačiau suskaidžius aktyvumą į besikeičiančias 60 milisekundžių būsenas, algoritmas galėjo atkurti aiškų sąmoningai matomą veidą vienoje būsenoje ir taip pat aiškų, bet sąmoningai nematomą veidą – kitoje.
Dar viena svarbi detalė: tyrėjai teigia, kad tam nebuvo naudojamos dvi atskiros neuronų „komandos“. Tie patys neuronai, pasak jų, persijungdavo, vienu trumpu intervalu koduodami vieną veidą, o kitu – kitą.
Kodėl nejaučiame „mirgėjimo“ ir kas dar neaišku
Tyrime keliama hipotezė, kodėl toks persijungimas nepasireiškia kaip akivaizdus vaizdo „mirgėjimas“ mūsų patirtyje. Tyrėjų duomenimis, sąmoningų „langų“ metu neuronai į veido bruožus reagavo maždaug 21 proc. jautriau nei nuslopintų intervalų metu – tai galėtų veikti kaip signalas, leidžiantis vieną turinį „iškelti“ į sąmonę.
Vis dėlto autoriai pabrėžia ribojimus: analizuotos konkrečios sritys ir tik dviejų makakų duomenys, o pats darbas dar nėra recenzuotas. Atviras lieka ir esminis klausimas – kas smegenyse „diriguoja“ šį maždaug 15 hercų ritmą ir kodėl tik dalis laiko atkarpų tampa sąmoningai patiriamos.
Jei išvados pasitvirtins, jos gali padėti tiksliau suprasti, kaip smegenys vienu metu tvarko kelis informacijos srautus – tiek tai, ką matome, tiek tai, ko tiesiogiai nejaučiame. Tačiau kol kas tai – žingsnis link geresnio mechanizmo aprašymo, o ne galutinis atsakymas, kur ir kaip „gimsta“ sąmonė.
Leave a Reply