Ученые создали карту реакции зрительной коры на окружающий мир

Наши глаза, несомненно, являются окном в окружающий мир, но ученых годами занимал вопрос, как именно мозг создает ощущения при виде миллионов изображений, попадающих на нашу сетчатку каждый день.

Ученые Калифорнийского университета в Беркли смогли построить подробную карту того, как человеческий мозг упорядочивает все категории объектов и движений, видимых глазом.

Они создали первую в мире интерактивную карту организации зрительных сигналов в мозге.

В результате получилась полностью поддающая вычислению модель данных, собираемых и обрабатываемых мозгом, скажем, во время просмотра видеоклипа.

Были обнаружены некоторые логические взаимосвязи между категориями изображений (например, в мозге изображения животных и людей находятся в одной «семантической области»), в то время как другие категории мало связаны. Исследователи установили, что у разных людей имеется похожее расположение зон, отвечающих за близкие категории.



«Наши методы открывают дверь к более полному и детальному пониманию того, как организован человеческий мозг. Построенная нами электронная модель уже обеспечивает полное понимание зрительной функции и организации любого отдельно взятого мозга», - говорит Александр Хат, ученый-невролог университета, ведущий автор недавно опубликованного исследования.



Долгое время считалось, что каждая категория объектов, которые видит человеческий глаз, отображается в отдельном участке зрительной коры мозга. Но последнее исследование помогло установить, что эти категории объектов на самом деле представлены в высокоорганизованных пересекающихся «картах», которые занимают целых 20% мозга, включая соматосенсорную и фронтальную кору.

Чтобы провести эксперимент, мозговую активность пяти исследователей записывали с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ) во время просмотра видеоклипов. Сканирование измеряло кровоток в десятках тысяч различных участков мозга.

Затем исследователи провели математический анализ, который выявил корреляцию данных, позволившую построить единую модель. Эта модель показывала, как 30.000 различных участков коры отвечают на 1.700 категорий визуальных объектов.

Результаты исследования были представлены в виде цветных трехмерных карт, которые показывали взаимосвязи между этими 1.700 категориями объектов в головном мозге. Категории, которые активируют одни и те же доли мозга, были отмечены одним цветом. К примеру, зоны, отвечающие за восприятие человеческого лица, были отмечены зеленым.

Более четкое понимание организации мозга в будущем поможет ставить диагноз и лечить больных с неврологическими нарушениями. Эти результаты также могут быть использованы в создании интерфейсов «человек-машина», в частности в системах распознавания лица и других изображений. Кроме всего прочего, эти достижения помогут усовершенствовать автоматические системы переучета товаров, которые будут визуально распознавать упаковки.