Учёные давно знают: если задействовать сразу два чувства — например, зрение и слух — мы реагируем быстрее и точнее, чем опираясь только на одно. Представьте: потенциальная добыча слышит шорох травы и одновременно замечает движение — и её шансы избежать змеи резко возрастают.
Но до сих пор оставался открытым главный вопрос: как именно мозг объединяет разные сенсорные потоки в единое решение?
Новое исследование
Международная команда нейробиологов из Университета Рочестера (University of Rochester) и Университетского колледжа Дублина (University College Dublin) смогла показать конкретный механизм.
Используя электроэнцефалографию (ЭЭГ), они обнаружили, что зрительные и слуховые процессы сначала стартуют независимо, словно параллельные «аккумуляторы», но затем их сигналы сходятся в моторной системе. Именно здесь и происходит слияние, которое ускоряет реакцию.
Результаты опубликованы в журнале Nature Human Behaviour.
Эксперимент
Участникам показывали простую точечную анимацию, одновременно проигрывали серию тонов и просили нажать кнопку, когда происходило изменение — в точках, в звуках или в обоих сигналах.
ЭЭГ показала: при двойной стимуляции мозг «копил» сенсорную информацию отдельно, но перед движением сводил всё в единый моторный импульс.
«Мы обнаружили разные амплитуды накопления ЭЭГ для слуховых и зрительных целей, что указывает на существование отдельных сенсорных аккумуляторов», — поясняет руководитель исследования, профессор Саймон Келли (Simon Kelly).
Две модели и победитель
Чтобы проверить гипотезу, команда протестировала вычислительные модели.
- В первой сенсорные системы соревновались между собой («гонка аккумуляторов»).
- Во второй — их выходы интегрировались, а затем шли в моторную систему.
Обе модели работали, пока исследователи не ввели небольшую задержку в зрительный или слуховой сигнал. Тогда интеграционная модель показала значительно лучшее объяснение экспериментальных данных.
«Наши результаты показывают: мозг действительно интегрирует сенсорные решения перед отправкой их в моторные области», — подчёркивает Келли.
Значение для науки и медицины
По словам директора Института нейробиологии Дель Монте (Del Monte Institute for Neuroscience, Rochester), профессора Джона Фокса (John Foxe), это открытие даёт конкретную модель нейронной архитектуры многосенсорного принятия решений.
«Чем больше мы понимаем фундаментальную организацию мозга, тем лучше сможем интерпретировать различия у пациентов с когнитивными или сенсорными нарушениями», — добавляет Келли.
Долгая история сотрудничества
Эта работа стала результатом десятилетий научного взаимодействия. В 2000-х лаборатория Фокса в Нью-Йорке собрала будущих авторов исследования, включая Келли и Мануэля Гомес-Рамиреса (Manuel Gomez-Ramirez), ныне доцента когнитивных наук в Университете Рочестера.
«Мы втроём были друзьями на протяжении многих лет, с разным прошлым, но с одним интересом — понять, как работает мозг», — вспоминает Фокс.
Литература.
“Distinct audio and visual accumulators co-activate motor preparation for multisensory detection” by Simon Kelly et al. Nature Human Behavior
