Нейробиологи доказали, что слуховой путь обрабатывает звуки согласно предшествовавшим ожиданиям
Люди при получении информации о внешнем мире, себе и других полагаются на свои чувства. Несмотря то, что для нас наши чувства – фактически единственное окно во внешний мир, мы редко задаемся вопросом, насколько точно мы воспринимаем окружающую реальность. В течение последних десятилетий нейробиологи в своих исследованиях раскрыли механизм восприятия внешнего мира. Оказывается, головной мозг постоянно генерирует прогнозы того, что произойдет дальше, а нейроны, отвечающие за сенсорную обработку, только фиксируют разницу между прогнозом мозга и фактической реальностью.
Команда нейробиологов Дрезденского технического университета под руководством профессора, доктора медицинских наук Катарины фон Кригштайн (Prof. Dr. med. Katharina von Kriegstein), представляют результаты нового исследования, которое показывает, что не только кора головного мозга, но и весь слуховой путь воспроизводят звуки в соответствии с предшествующими ожиданиями.
В своем исследовании команда использовала функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), с помощью которой отслеживали реакции мозга 19 участников во время прослушивания ими последовательностей звуков. Участникам давали задание определить, какой из звуков в представленной последовательности отличается от других. Затем ожиданиями участников манипулировали таким образом, чтобы они ожидали отличающиеся звуки в определенных местах последовательностей. Нейробиологи исследовали реакции, вызванные отличающимися звуками, в двух основных ядрах подкоркового пути, ответственных за обработку слуховых сигналов: нижнем бугорке и медиальном коленчатом теле. Несмотря на то, что участники узнавали отличающийся стимул быстрее, когда он был помещен в позицию, где они его ожидали, подкорковые ядра кодировали звуки только тогда, когда эти звуки оказывались размещены в неожиданных местах последовательностей.
Эти результаты лучше всего интерпретировать в контексте прогностического кодирования — общей теории сенсорной обработки, которая описывает восприятие как процесс проверки гипотез. Прогностическое кодирование предполагает, что мозг постоянно генерирует прогнозы о том, как реальность мир будет выглядеть, звучать, ощущаться и пахнуть в следующий момент времени. Так нейроны, отвечающие за обработку наших ощущений, экономят ресурсы, представляя только различия между этими прогнозами и реальным миром.
Доктор Алехандро Табас — профессор когнитивной и клинической неврологии в Дрезденском техническом университете, первый автор публикации, говорит о результатах исследования: «Наши субъективные убеждения по поводу окружающего мира играют решающую роль в том, как мы воспринимаем действительность. Десятилетия нейробиологических исследований показали, что кора больших
полушарий – часть головного мозга, которая больше всего развита у людей и обезьян, воспринимает окружающий мир путем сравнения собственных убеждений с фактической сенсорной информацией. Теперь мы показали, что этот процесс также доминирует и над самыми примитивными и эволюционно консервативными частями мозга. Все, что мы воспринимаем, может быть серьезно заражено нашими субъективными убеждениями об окружающем мире».
Эти новые результаты открывают для нейробиологов новые пути к изучению сенсорной обработки сигналов в подкорковых проводящих путях человека. Возможно, из-за распространенных убеждений в том, что субъективность – неотъемлемая характеристика человеческого восприятия мира, а также в том, что кора больших полушарий — важная отличительная особенность человеческого мозга и мозга остальных млекопитающих, прежде не обращали внимания на влияние, которое субъективные убеждения могут оказывать на подкорковую часть процессов восприятия.
Учитывая важность прогнозов в повседневной жизни, данные о том, как субъективные ожидания могут приводить к нарушениям подкорковой обработки сенсорных стимулов, скорее всего, будут иметь далеко идущие последствия в науке о познании. Уже было доказано, что дислексия развития, самое распространенное нарушение обучения, оказалась связана с измененными реакциями в подкорковых слуховых путях и с трудностями в обработке закономерностей слуховых стимулов. Новые результаты могут предоставить единое объяснение того, почему люди с дислексией испытывают затруднения в восприятии речи, а также дать клиническим нейробиологам новый набор гипотез о происхождении других неврологических расстройств, связанных с обработкой людьми поступающей к ним сенсорной информации.
Материалы предоставлены Technische Universität Dresden .
Ссылка на журнал :
- Алехандро Табас, Рад Михай, Стефан Кибель, Роберт Трампель, Катарина фон Кригштейн. «Абстрактные правила управляют адаптацией подкорковых сенсорных путей». eLife , 2020; 9 DOI: 7554 / eLife.64501