Сила ментальных образов человека – их способность представлять что-то своим мысленным взором – связана с возбудимостью различных областей мозга, как показало исследование, проведенное исследователями из Университета Южного Уэльса в Сиднее.
Возбудимая префронтальная кора заставляет человека с большей вероятностью визуализировать сильные образы, в то время как в зрительной коре все наоборот.
Возбудимость мозга – это вероятность срабатывания нейронов, и она варьируется от человека к человеку – например, прошлые исследования показали, что люди, страдающие мигренью с аурой, имеют высокую зрительную возбудимость коры головного мозга.
"Удивительно, но участники с менее возбудимой зрительной корой видели более сильные мысленные образы," говорит доктор. Ребекка Кио, научный сотрудник Школы психологии и ведущий автор исследования. Результаты были опубликованы сегодня в журнале eLife.
Исследователи предполагают, что нейроны, которые чаще срабатывают в зрительной коре, могут добавлять «шум» к сигналу изображения, мешая способности человека формировать четкое изображение в своем сознании.
"Представьте себе зрительную кору головного мозга как классную доску," говорит доктор. Кио, который работает с профессором Джоэлом Пирсоном в Future Minds Lab UNSW, центре, который выполняет как фундаментальные исследования когнитивной нейробиологии, так и прикладную работу.
"Рисование рисунка на пыльной (более возбудимой) доске затрудняет просмотр, но если вы рисуете на более чистой (менее возбудимой) доске, картина будет более четкой."
В нейробиологическом исследовании использовался мульти-методический подход для определения связи между возбудимостью и силой изображения, включая анализ данных фМРТ-изображений мозга и магнитное индуцирование слабых галлюцинаций (метод, называемый транскраниальным магнитным моделированием или ТМС).
Выявив связь между возбудимостью мозга и силой воображения, исследователи изменили возбудимость зрительной коры головного мозга человека с помощью неинвазивной стимуляции мозга (называемой транскраниальной стимуляцией прямым током или tDCS), чтобы увидеть, вызвало ли это изменение силы их образов. На каждом этапе исследования было от 16 до 37 участников, всего более 150 человек. Они планируют расширить это исследование в будущих исследованиях.
"Есть также большие индивидуальные различия в нашей способности создавать образы в уме," говорит доктор. Кио. "Для некоторых людей изображение настолько четкое, что кажется почти зрелищным; для других он слабый и тусклый. Некоторые люди вообще ничего не видят.
"Наше исследование предлагает потенциальное неврологическое объяснение того, почему возникают эти большие индивидуальные различия."
Причина таких различий была научной загадкой с тех пор, как двоюродный брат Чарльза Дарвина, Фрэнсис Гальтон, обнаружил в 1883 году, что некоторые люди обладают сильными образами, в то время как другие рождаются без каких-либо образов.
"Открытие Гальтона было сделано в 1883 году, но некоторые полагают, что этот вопрос может быть датирован еще философом Платоном," говорит профессор Пирсон, директор Future Minds Lab.
"Приятно наконец обнаружить первые ключи к разгадке того, почему ментальная жизнь каждого из нас так сильно различается."
Вглядываясь в воображение
Чтобы измерить яркость ментальных образов человека, исследователи применили лабораторный метод, который использует визуальную иллюзию, называемую «бинокулярное соперничество», для непосредственного измерения сенсорной силы образов. Этот метод более надежен и точен, чем спрашивать участников о том, насколько сильны их образы.
"Участникам была показана буква "R ‘или "G ‘в начале каждого пробного эксперимента с изображениями," говорит доктор. Кио. "Буква представляла образ, который они должны были представить: "R ‘обозначает горизонтальный красный узор, в то время как "G ‘обозначил вертикальный зеленый узор.
"Затем они должны были представить красный или зеленый узор в течение 6-7 секунд. После этого им показывали изображение узора на экране (бинокулярный дисплей соперничества) в течение коротких 750 миллисекунд.
"Когда изображение исчезло, они сообщили, какое изображение было доминирующим, i.е. видели ли они в основном зеленый, красный или смесь. Мы измерили силу визуальных образов как процент испытаний, в которых изображение, которое они представили, было изображением, которое они видели на бинокулярном дисплее соперничества."
Чем сильнее их мысленный образ, тем больше вероятность, что он будет преобладать над краткими визуальными стимулами.
"Этот метод позволяет избежать необходимости спрашивать у каждого участника их мнение об их собственных изображениях, которые, как мы знаем, часто являются необъективными," говорит профессор Пирсон.
"Вместо этого иллюзия, кажется, измеряет сенсорный след, оставленный мысленным образом в мозгу."
Модуляция нейронной активности
Команда также скорректировала возбудимость мозга с помощью неинвазивной стимуляции мозга, tDCS. Эта процедура заключалась в размещении двух небольших электродов – одного положительного и одного отрицательного – по бокам головы.
"Проще говоря, когда вы помещаете положительный электрод (известный как «анод») на часть мозга, это может увеличить вероятность того, что нейроны сработают. Точно так же, если вы поместите отрицательный («катод») на область под ним, он станет менее возбудимым," говорит доктор. Кио.
Эта процедура не причиняет боль – в лучшем случае участники почувствуют зуд или покалывание на коже.
"Манипулирование уровнями возбудимости мозга привело к изменению силы изображения, предполагая, что связь не только корреляционная, но и причинная," говорит доктор. Кио.
"Это захватывающая разработка для использования tDCS в потенциальных методах коррекции изображений."
Смотря вперед
Дальнейшие исследования tDCS, в том числе того, как она работает в течение более длительных периодов времени и почему некоторые люди, кажется, демонстрируют большие или меньшие изменения возбудимости при электрической стимуляции, необходимы для оценки того, как ее можно использовать в потенциальных методах лечения. Если возможно, терапия может помочь людям с гиперактивной или недостаточной визуализацией образов.
"При многих психических расстройствах образы могут стать неконтролируемыми и травматичными," говорит доктор. Кио. "Наши данные предлагают возможный способ лечения симптоматических визуальных мысленных образов путем ненавязчивого манипулирования возбудимостью мозга."
Профессор Пирсон и доктор. Кио также хочет увидеть, как их открытия могут объяснить афантазию – состояние, при котором люди вообще ничего не могут визуализировать.
"Это открытие может также пролить свет на актуальную тему того, что вызывает афантазию и гиперфантазию (высокоактивные визуализации)," говорит профессор Пирсон. "Хотя мы не тестировали ни то, ни другое в этом исследовании, наши результаты являются первым ключом к разгадке механизма мозга, который может управлять этими состояниями."
Доктор. Кио говорит, что любое познание, использующее визуальные образы, вероятно, будет зависеть от силы образа человека.
"Понимая, что движет этими индивидуальными различиями на нейронном уровне, мы потенциально можем повысить силу образов и, в свою очередь, усилить другие когнитивные способности, использующие визуальные образы," она говорит.
Ментальные образы играют важную роль в повседневной жизни и в умственных процессах. Вспоминая прошлое, читая книги или занимаясь управляемой медитацией, многие люди используют визуальные образы каждый день.
"Ментальные образы – ключевой умственный процесс," говорит профессор Пирсон. "Он является ключом к раскрытию нашего понимания того, как мы думаем, чувствуем, запоминаем и принимаем решения."