Скриншоты из видео с перекрывающимися изображениями лиц и домов, показанные испытуемым, которых просили обратить внимание на одно или другое.
Выделить лицо в толпе – сложная задача: ваш мозг должен восстановить память о лице, которое вы ищете, а затем удерживать его на месте, просматривая толпу, уделяя особое внимание поиску совпадения.
Новое исследование нейробиологов Массачусетского технологического института показывает, как мозг достигает этого типа сфокусированного внимания на лицах или других объектах: часть префронтальной коры, известная как нижнее лобное соединение (IFJ), контролирует области обработки изображений, которые настроены на распознавание определенной категории объекты, сообщают исследователи в онлайн-выпуске журнала Science от 10 апреля.
Ученые гораздо меньше знают об этом типе внимания, известном как объектное внимание, чем пространственное внимание, которое включает в себя сосредоточение на том, что происходит в определенном месте. Однако новые результаты показывают, что эти два типа внимания имеют схожие механизмы, вовлекающие связанные области мозга, говорит Роберт Десимоун, профессор нейробиологии Дорис и Дона Берки, директор Института исследований мозга Макговерна Массачусетского технологического института и старший автор статьи.
"Взаимодействия удивительно похожи на те, что наблюдаются при пространственном внимании," Desimone говорит. "Похоже, это параллельный процесс, в котором задействованы разные области."
В обоих случаях префронтальная кора – центр управления большинством когнитивных функций – по-видимому, берет на себя ответственность за внимание мозга и контролирует соответствующие части зрительной коры, которая получает сенсорные данные. Для пространственного внимания, которое включает области зрительной коры головного мозга, которые соответствуют определенной области в поле зрения.
Тем, кого просили обратить внимание на одно или другое, было показано видео с перекрывающимися изображениями лиц и домов. Видео: Даниэль Балдауф
В новом исследовании ученые обнаружили, что IFJ координируется с областью мозга, которая обрабатывает лица, известной как веретенообразная область лица (FFA), и областью, которая интерпретирует информацию о местах, известной как парагиппокампальная область (PPA). FFA и PPA были впервые идентифицированы в коре головного мозга человека Нэнси Канвишер, Уолтером А. Розенблит, профессор когнитивной неврологии Массачусетского технологического института.
IFJ ранее был задействован в когнитивной способности, известной как рабочая память, которая позволяет нам собирать и координировать информацию при выполнении задачи, такой как запоминание и набор номера телефона или выполнение математической задачи.
Для этого исследования исследователи использовали магнитоэнцефалографию (МЭГ) для сканирования людей, когда они просматривали серию перекрывающихся изображений лиц и домов. В отличие от функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), которая обычно используется для измерения активности мозга, МЭГ может выявить точное время нейронной активности с точностью до миллисекунды. Исследователи представили перекрывающиеся потоки в двух разных ритмах – два изображения в секунду и одно изображение в секунду.5 изображений в секунду, что позволяет им идентифицировать области мозга, реагирующие на эти стимулы.
"Мы хотели пометить каждый стимул частотной меткой с разными ритмами. Когда вы смотрите на всю мозговую активность, вы можете различить сигналы, которые участвуют в обработке каждого стимула," говорит Дэниел Балдауф, постдок из Института Макговерна и ведущий автор статьи.
Каждому испытуемому было предложено обратить внимание либо на лица, либо на дома; поскольку дома и лица находились в одном месте, мозг не мог использовать пространственную информацию, чтобы различать их. Когда испытуемым сказали искать лица, активность в FFA и IFJ стала синхронизироваться, предполагая, что они общались друг с другом. Когда испытуемые обратили внимание на дома, IFJ вместо этого синхронизировал с PPA.
Исследователи также обнаружили, что коммуникация была инициирована IFJ, а активность была смещена на 20 миллисекунд – примерно столько времени, которое потребуется нейронам, чтобы электрически передать информацию от IFJ в FFA или PPA. Исследователи полагают, что IFJ придерживается идеи об объекте, который ищет мозг, и направляет правильную часть мозга на его поиск.
В поддержку этой идеи исследователи использовали метод на основе МРТ для измерения белого вещества, которое соединяет различные области мозга, и обнаружили, что IFJ тесно связан как с FFA, так и с PPA.
Члены лаборатории Дезимона сейчас изучают, как мозг переключает фокус между различными типами сенсорной информации, такими как зрение и слух. Они также изучают, можно ли научить людей лучше фокусировать свое внимание, контролируя взаимодействия мозга, участвующие в этом процессе.
"Вы должны определить основные нейронные механизмы и провести фундаментальные исследования, которые иногда генерируют идеи для вещей, которые могут принести практическую пользу," Desimone говорит. "Слишком рано говорить, будет ли вообще этот тренинг работать, но мы активно его реализуем."