Все природные системы шумят, и мозг не является исключением. Врождённый шум мозга, как известно, играет важную роль в нервной системе.
Он необходим для хорошей функциональности мозга на всех уровнях его организации, от нейронных клеток до нейронной сети, например, для обнаружения сигналов и принятия решений путем предотвращения тупиков, лежащих в основе важных механизмов его функциональности и самоорганизации. Известно, что врождённый мозговой шум играет важную роль в динамике мозга, связанной с деятельностью по восприятию и другими функциями мозга. Различные проявления мозгового шума уже раньше широко изучались в простых стохастических процессах, таких как процесс Винера с точки зрения статистических свойств.
Источники мозгового шума могут лежать в случайных колебаниях физиологических параметров и внимания. В то время как первый возникает в нейронной сети из-за квазислучайного высвобождения нейротрансмиттеров синапсами, случайного синаптического входа других нейронов, случайного переключения ионных каналов и т. д., последний связан со случайными флуктуациями.
Изменчивость состояния внимания уменьшается с увеличением силы внимания, т. е. внимание подавляет собственный мозговой шум.
Многие физики и нейрофизиологи подчёркивали положительные эффекты мозгового шума при распознавании изображений и принятии решений, такие как резонанс когерентности и предотвращение взаимоблокировок.
Первый эффект заключается в усилении реакции мозга на слабый стимул, так что он становится различимым, даже когда стимулирующий сигнал ниже порога восприятия, в то время как последний имеет место в мультистабильной системе, включая мозг, где шум вызывает многоуровневую прерывистость, предотвращая тем самым взаимные блокировки.
Существующие экспериментальные подходы к оценке шума мозга основаны на теоретических моделях бистабильного восприятия. Один из методов подразумевает изменение управляющего параметра вблизи начала бистабильности и измерение гистерезиса при увеличении и уменьшении параметра.
В психологическом эксперименте «куб Неккера» с изменяющимся во времени контрастом его внутренних краёв был представлен субъекту, который должен был зафиксировать момент времени, когда он интерпретировал куб как ориентированный влево или вправо. Гистерезис в зарегистрированное время, когда контраст увеличивался и когда он уменьшался, был связан с шумом мозга субъекта.
В другом подходе статические кубы Неккера с различными контрастами внутренних рёбер были случайным образом представлены субъекту, который должен был классифицировать кубы как ориентированные слева или справа. Вероятностный анализ этой классификации позволил оценить мозговой шум субъекта.
Хотя эти методы очень эффективны и обеспечивают относительно высокую статистическую точность, они зависят от модели.
Разработка новых, модельно-независимых экспериментальных подходов для количественных измерений стохастических свойств мозга может открыть новые возможности для изучения функциональности мозга и даже для диагностики некоторых патологий.
Следует отметить, что мерцающие изображения привлекли большое внимание в начале 20-го века после открытия кинематографии и телевидения, в связи с явлением слияния мерцания,
Слияние мерцания появляется, когда визуальные стимулы последовательно представлены с относительно высокой частотой, так что наблюдатель воспринимает серию статических изображений как непрерывное движение.
Биологическое происхождение этого стробоскопического эффекта заключается в свойствах памяти сетчатки, которые сохраняют изображение в течение 20–200 мс. после его удаления.
Критическая частота мерцания, т. е. минимальная частота, с которой изображения появляются непрерывно, зависит от многих внешних факторов, таких как яркость, цвет, размер, яркость фона и т. д.
Нейрофизиологические данные, полученные на людях и обезьянах, показывают, что мерцание с частотой выше критического порога слияния мерцания может, тем не менее, вызывать корковые и подкорковые зрительные реакции. Это означает, что временная интеграция происходит не только на уровне сетчатки, но и в мозге.
Хотя в прошлом велись дискуссии об участии участков мозга в мерцании и, следовательно, в связывании восприятия, многие исследователи единодушно рассмотрели, по крайней мере, участие затылочной доли.
