н
е
й
р
о
ф
и
3
и
о
л
о
г
и
я

к
о
р
о
т
к
и
е

с
т
а
т
ь
и

 3

 


Ключи к местоположению визуального сознания

ЛАБОРАТОРИЯ ПРОСТРАНСТВ 
galactic.org.ua 

 

ЧЕЛОВЕК 

 


Сетчатка глаза передает в мозг только самое интересное

08.07.2005.  www.inauka.ru
Исследователи из Гарвардского университета нашли доказательства того, что человеческий глаз, точнее - его сетчатка, пребывает в непрестанном поиске новых деталей в окружающей его хозяина обстановке, игнорируя при этом примелькавшиеся объекты.
По словам профессора Маркуса Мейстера, работающего на кафедре молекулярной и клеточной биологии Гарвардского университета, человеческий глаз - не только монопольный, но еще и не слишком добросовестный поставщик визуальной информации мозгу. Вместо того чтобы передавать картинку окружающей действительности во всех ее подробностях, сетчатка рисует ее в самых общих чертах, выделяя лишь ключевые детали и подавляя информацию от менее интересных наблюдателю областей. Например, когда в поле зрения глаза попадает лес и в окружающем пейзаже начинают преобладать вертикально ориентированные объекты, сетчатка постепенно теряет к ним интерес, акцентируя внимание на горизонтальных объектах: валунах, упавших бревнах и тому подобном. В опытах с кроликами и саламандрами сотрудники лаборатории Мейстера отметили, что сетчатка подопытных животных куда более энергично реагирует на новые сцены, нежели на изображения, к которым животные уже привыкли. Таким образом, полагает профессор Мейстер, статья которого опубликована в свежем номере журнала Nature, в распоряжении ученых появилось еще одно доказательство того, что главной целью зрительной системы является не просто точное воспроизведение внешнего по отношению к наблюдателю мира, а выделение действительно интересных деталей, имеющих отношение к наблюдателю. То есть сетчатка выступает в роли первичного фильтра, избавляющего мозг от необходимости самостоятельно обрабатывать огромный массив поступающей информации, выделяя нужные данные и удаляя ненужные. Профессор Мейстер и его коллеги пришли к этому заключению, проанализировав нейронные сигналы в ганглиях - нервных узлах, где сигнал обрабатывается и передается в мозг. Любопытно, что передача идет не в виде постоянного потока данных, а в виде набора информации об изменении формы окружающих наблюдателя объектов в течение некоторого времени, сообщается в пресс-релизе Гарвардского университета.

ВИЗУАЛЬНЫЕ ОБРАЗЫНейрофизиологи научились видеть чужими глазами
2005.  Nature Neuroscience
Нейрофизиологи из Университета Вандербилта (Vanderbilt University) научились считывать зрительную информацию непосредственно из мозга, пишет New York Times. Франк Тонг и Юкуясу Камитани использовали для этого метод магнитно-резонансной томографии, уже применявшийся медиками в других целях.
Ученые измеряли активность нейронов в первичной зрительной коре V1, где начинается обработка сформированного глазом изображения. Еще в 1960-х годах было показано, что нейроны в этой области группируются в колонки, "воспринимающие" образы отдельных линий, но точность томографии считали раньше недостаточной, чтобы установить их положение.
Тонг и Камитани показали, что это не так. Новая расшифровка томограмм позволяет увидеть линейчатый рисунок чужими глазами.
Исследование выявило неожиданные подробности. Несмотря на то, что в зрительной коре, составляющей примерно треть всей коры головного мозга, около 30 зон, изображению недостаточно однократной обработки в каждой из них. Нейрофизиологи полагают, что даже к первому после сетчатки участку пути при распознавании одного образа мозг обращается неоднократно - в процессе как сознательной, так и бессознательной деятельности. По мнению специалистов, этим объясняется "устойчивость" многих оптических иллюзий.

Мозг перерисовывает зрительные образы несколько раз в секундуВИДЕТЬ ОБРАЗ
10.08.2005 elementy.ru
Этот простой психологический опыт известен всем: две линии, нанесенные на лист бумаги, сначала кажутся изображением вазы, а затем — двумя человеческими головами, смотрящими друг на друга. Похоже, американским ученым удалось найти нервные клетки, отвечающие за интерпретацию рисунка.
Исследователи из Университета Джона Хопкинса установили, что в мозгу человека присутствуют нервные контуры, отвечающие за процесс преобразование информации в «целое» в то время, как обладатель мозга смотрит на «детали». Таким образом, сообщается в пресс-релизе университета, они подтвердили основные положения гештальтпсихологии, в соответствии с которыми человек наделен механизмами, позволяющими его мозгу обрабатывать визуальную информацию автоматически и независимо от его опыта. По мнению авторов исследования, найденный ими механизм постоянно строит и перестраивает мысленный образ окружающего человека пространства, даже несмотря на то, что сам человек может концентрировать свое внимание только на отдельных деталях этого образа.
Согласно данным исследований нервных клеток в зрительной области коры головного мозга у макак, образ этот перерисовывается с периодичностью около 3-4 раз в секунду по мере того, как человек изменяет направление взгляда. Более того, по словам профессора Рудигера фон дер Хейдта (Rudiger von der Heydt), перерисовка эта производится с помощью сложного алгоритма отбора и обработки информации, чтобы получаемая картина была максимально релевантной окружающей обстановке.
Работа американских ученых опубликована в последнем номере журнала Neuron.

ВИЗУАЛЬНЫЕ ОБРАЗЫ
Нейроны выборочно отвечают на различные изображения.
Картинки хаотично представлены обезьяне в течение опредёленных интервалов времени (верхний ряд). Нейроны на различных участках в ITC производят разные образцы активности, зависящие от картинки (внизу). Например, нейроны на участке 1 живо откликаются на игрушку и картофель, в то время как нейроны на участке 3 "предпочитают" морду обезьяны и кота (иллюстрация Poggio/DiCarlo labs).

Взлом нервных сигналов выдаёт коды в головах зрителей
07.11.2005.  Мembrana
В фильме "Матрица" герои получают образы по кабелю, подключённому прямо к мозгу, и также управляют виртуальным миром. Несмотря на накопленные знания учёных о мозге, до такого прямого соединения ещё далеко. И не потому, что нельзя соединить проводник с нервом. Главное – кодировка сигналов.
Изучая активность разных участков коры уже много десятилетий, даже получив возможность исследовать взаимодействие отдельных нейронов в мозге, учёные всё равно остаются весьма далеко от расшифровки языка сигналов, представляющих в нашей голове тот или иной зрительный образ.
Только теперь неврологи из американского института Макговерна (McGovern Institute for Brain Research at MIT) сделали робкий шаг на пути к подобной расшифровке. Они смогли понять крошечную часть кода, отражающего визуальные образы в голове обезьяны.
Новое исследование – это результат взаимодействия лабораторий Джеймса Ди Карло (James DiCarlo Lab) и Томазо Поггио (Tomaso Poggio lab).
Поггио рассказывает: "Наша способность признавать визуальные объекты – одна из самых сложных проблем, которые мозг должен решать. В отношении "вычислительных потребностей", это даже более сложно, чем рассуждение". Эту способность мы принимаем как данное, поскольку это происходит "автоматически", почти подсознательно.
"Новая работа позволяет нам лучше понять, как мозг (его "зрительная" часть) кодирует визуальную информацию в таком формате, который понятен и полезен для других областей коры, участвующих в работе памяти, планировании и осуществлении действий", — продолжает Ди Карло.
За доли секунды зрительные сигналы пробегают от сетчатки по цепочке нейронов, по пути непрерывно "переформатируя" информацию, пока не достигают участка коры, известного как inferotemporal cortex (ITC) – он отвечает за идентификацию увиденных объектов. ITC же посылает информацию об увиденном другим участкам мозга.
Чтобы исследовать, как ITC кодирует эти сигналы, исследователи обучили обезьян узнавать различные объекты, сгруппированные в ряд категорий: лица, игрушки, транспортные средства и так далее. Изображения появлялись в различных масштабах и в разном положении на экране. Причём – на короткое время.
Запись активности сотен нейронов ITC дала учёным большую базу данных образцов нервной деятельности, вызванной той или иной увиденной картинкой, в разных условиях. Затем авторы работы использовали компьютерный алгоритм, названный классификатором, чтобы расшифровывать код.
Классификатор связал каждый объект со специфическим образцом нервных сигналов. Удивительно, компьютер "открыл", что примерно пара десятых долей секунды нервного сигнала уже содержат достаточно информации, позволяющей идентифицировать объект и поместить его в одну из категорий, даже если картинка показывалась в данном размере и данном расположении — впервые.
Что ещё удивительнее: так мало записываемых нейронов, деятельность которых регистрировалась на таком кратком промежутке времени — содержали так много точной информации об объекте.
"Если мы могли бы сделать запись большего населения нейронов одновременно, то смогли бы установить ещё более точный код, скрытый в образцах нервной деятельности", — пояснил Поггио.
Едва ли в обозримом будущем это может привести нас к "Матрице", но вот, к примеру, исследования по машинным системам распознавания объектов получают с этими опытами дополнительный импульс. Да и не только они. Список направлений вы можете составить сами.

ВИЗУАЛЬНЫАЯ ПАМЯТЬ

Области мозга, связанные с визуальной памятью (рис. с сайта www.colorado.edu)
 

Томограф проследил за работой человеческой памяти
29.12.05. elementy.ru
Воспоминания представляют собой нечто вроде мысленного путешествия во времени. Они переводят мозг человека в состояние, близкое к тому, при котором событие отложилось в его памяти.
Нейрофизиологи из Принстонского и Пенсильванского университетов выполнили исследование, в котором испытуемым предлагалось сначала запомнить множество изображений, а потом назвать их в произвольном порядке. На протяжении всего эксперимента активность мозга фиксировалась при помощи магнитно-резонансного томографа (fMRI).
Чтобы изображения лучше отпечатались в памяти, испытуемых просили высказать о каждом из них какое-либо суждение, например сказать, нравится ли им показанная фотография известного артиста. А чтобы предотвратить тривиальное запоминание названий картинок, их показ перемежался решением несложных арифметических примеров. Каждому участнику демонстрировали 90 изображений — достаточно много, чтобы некоторые из них было действительно трудно вспомнить. В числе предъявляемых изображений были фотографии выдающихся людей, известных мест и общеупотребительных предметов.
В ходе эксперимента обнаружилось, что эти три категории объектов запоминаются в разных участках мозга: картина активности мозга менялась в зависимости от того, к какой категории относился запоминаемый объект. Когда испытуемые вспоминали объекты, исследователи наблюдали картину возбуждения мозга, аналогичную той, которая была в момент запоминания. Когда человек переключался с объектов одной категории на другую, то регистрировалось и соответствующее изменение активности мозга. При этом исследователи могли определить категорию очередного объекта, за несколько секунд до того, как испытуемый его называл.
Наблюдения за тем, как активность мозга меняется во времени, указывают на то, что человеческая память работает по ассоциативному принципу — от частного к общему. Каждая деталь воспоминания тянет за собой новую деталь, пока образ не восстанавливается полностью, говорится в пресс-релизе Принстонского университета

-

ВИЗУАЛЬНЫАЯ ПАМЯТЬ

Рис.1. Изображение лица человека при низкой разрешающей способности (400 точек). Испытуемые способны различать ибротактильные "картины" (паттерны) такой степени сложности.

Видение кожей
М. Ичас, из книги "О ПРИРОДЕ ЖИВОГО"

Модальность зависит от того, куда поступают сигналы
Можно, прежде всего, заметить, что стимул воспринимается как свет, если он поступает в определенный отдел мозга, независимо от того, был ли это действительно свет. Раздражение зрительного нерва любым способом, например давлением на глаз, вызывает ощущение света. То же самое относится к звуку или запаху. Поэтому первый вывод состоит в том, что качество ощущения зависит не от того, какой сенсорный раздражитель был причиной возникновения нервных импульсов, а от того, куда они поступили в мозгу.
Новая сенсорная модальность: видение кожей
Мы обладаем ограниченным числом сенсорных модальностей, но с помощью специальных методов можно развить такие способности, которые прежде не были свойственны человеку и могут стать зачатком новой модальности. Можно, например, поместить на кожу спины решетку из небольших вибраторов и соединить ее с видеокамерой, закрепленной на голове. Камера будет управлять интенсивностью вибраций, так что на спине будет создаваться "изображение", построенное из осязательных (тактильных) стимулов. Но поскольку в решетке только 20х20 вибраторов, разрешающая способность системы будет низкой (рис. 1).
Вначале это изображение кажется просто тактильным ощущением, но примерно после 40 часов тренировки слепые испытуемые сообщают, что оно уже не связывается в их сознании со спиной, а интерпретируется как образ предметов, находящихся во внешнем пространстве. При этом предметы могут восприниматься в перспективе, заслонять друг друга и изменять свою величину в зависимости от расстояния при движении испытуемого. Такие восприятия начинают напоминать по своей модальности зрение; кожа функционирует как своего рода сетчатка. Но хотя ощущения больше не обладают качеством осязательной модальности, испытуемые не характеризуют их и как зрительные, несмотря на некоторые черты сходства с последними. Общее между такими тактильными образами и зрительными то, что ощущения воспринимаются как локализованные во внешнем трехмерном пространстве.
Подобные результаты могут показаться удивительными, но если мы обратимся к царству животных, то найдем вполне аналогичные примеры. Летучие мыши, использующие эхолокацию для маневрирования с необычайной точностью в полной темноте, или рыбы, воспринимающие электрические поля, тоже конструируют модели или "картины" внешнего мира из своих слуховых или электросенсорных ощущений, как бы распределенных в трехмерном пространстве. Такого рода восприятия принципиально сходны со зрением примерно в той же мере, что и тактильные образы, возникающие у слепых. Но каков субъективный аспект подобных образов, если он вообще имеется, мы, конечно, узнать не можем. Эксперименты с "кожным зрением" наводят на мысль, что могут быть и, вероятно, существуют люди, обладающие такими модальностями восприятия, которые мы не в состоянии даже вообразить, - точно так же как рожденный слепым не может представить себе, что такое красный цвет.

 1    2   оглавление
 

   

- человек - концепция - общество - кибернетика - философия - физика - непознанное
главная - концепция - история - обучение - объявления - пресса - библиотека - вернисаж - словари
китай клуб - клуб бронникова - интерактив лаборатория - адвокат клуб - рассылка - форум