Воображение чего-либо для мозга ничем не отличается от зрительного восприятия того же самого. Эта особенность его работы давно известна, а теперь ее доказали с точностью до отдельных нейронов.
Исследование проводилось в Седарс-Синайском медицинском центре, его участниками стали пациенты с электродами в голове для лечения эпилепсии. Результаты опубликованы в Science.
«Нам было очень интересно понять механизмы мысленного воображения, поскольку они лежат в основе многих увлекательных аспектов человеческого поведения. Оказалось, когда мы представляем что-то уже виденное ранее, наша зрительная система возвращается в то состояние, в котором она была, когда мы впервые на это смотрели», — говорит нейробиолог Варун Вадиа из Cedars-Sinai, чья диссертация в Калифорнийском технологическом институте легла в основу статьи.
Исследование опирается на работы профессора Дорис Цао, которая была научным руководителем Вадиа. В числе ее открытий — механизм, с помощью которого мозг кодирует идентичность лиц, и математическая система, которую он использует для организации зрительных объектов.
Сначала сравнили, как человек обрабатывает объекты в мозге, со схемой, которую Цао обнаружила у приматов, — так называемым «распределенным аксиальным кодом», где каждый нейрон кодирует определенное измерение пространства признаков объекта. Согласившимся на эксперимент пациентам показывали разные картинки, одновременно считывая активность вентральной височной коры (ВВК), важной для зрительной памяти.
«Удивительно, как хорошо модель для приматов подошла и заработала для людей. Выходит, все, что мы знаем об обезьяньем мозге, можно обобщить на человеческий — а это было далеко не очевидно», — отмечает электрофизиолог Уэли Рутисхаузер, директор Cedars-Sinai, один из старших авторов исследования.
Далее участников попросили представить увиденные на картинках предметы — и опять под контролем нейронной активности. Около 40% нейронов, которые включались при взгляде на изображения, включались повторно при попытке его вообразить, причем реакция этих клеток была той же. Более того, у некоторых она была такой сильной, что экспериментаторы смогли реконструировать объекты, которые люди визуализировали — в исследованиях подобного рода это достигнуто впервые.
«Мы специально проверили и убедились, что эта реактивация — именно зрительная, и задействуются те же самые нейроны. А значит, у нас в голове есть генеративная модель. И это очень интересно, потому что появилась надежда понять, как происходит творчество — пишет ли человек песню, рисует ли картину, или просто прокручивает в голове, как решить задачу. Вот он — путь к разгадке тайны креативности», — объясняет Вадиа.
По его словам, понимание процессов, лежащих в основе творческого и интеллектуального поведения, поможет в разработках искусственного интеллекта в вычислительных системах. С клинической точки зрения открытие может стать первым шагом к расшифровке механизмов памяти в мозге.
«Если мы разберемся, как работает память, то можно начинать думать о том, как ее укрепить или предотвратить ее разрушение при болезни Альцгеймера и других заболеваниях. Сегодня это научный проект, а завтра — клиническая практика. Мы безмерно благодарны пациентам, которые согласились участвовать в нашей работе и понимают, что их участие может принести пользу другим в будущем», — подытожил нейробиолог.
Результаты помогут также найти новые подходы к лечению психических заболеваний, таких как шизофрения. «Врачи знают много тяжелых состояний, при которых люди воображают то, чего нет — что никак не способствует их благополучию. Так что, думаю, наши результаты могут оказаться полезными для психиатрии», — добавил Рутисхаузер.
В планах исследователей — выявить, откуда идет триггерный сигнал для реактивации и как различные области мозга взаимодействуют для воображения.
В мозге нашли нейроны, заставляющие нас видеть то, чего нет
Воображение меняет мозг так же, как реальные события — нейробиологи
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX