fbpx

Як мозок розпізнає об’єкти


Як мозок розпізнає об’єкти

Коли очі розплющені, візуальна інформація проходить від сітківки через зоровий нерв до головного мозку, який вже перетворює зібрані дані на об’єкти та сцени.

Нещодавно вчені запропонували теорію, що об’єкти розрізняються в корі нижньої скроневої частки (Inferior temporal (IT)) головного мозку, що знаходиться біля кінця цього інформаційного потоку, що також зветься вентральний потік. Нове дослідження від нейронауковців з МІТ надало докази, що підтвердили цю здогадку.

Використовуючи інформацію зібрану як з людей, так і з нелюдиноподібних приматів, дослідникам вдалось довідатись, що патерн активності нейронів в корі ІТ досить сильно корелює із завданням з впізнання об’єктів.

До цього вчені вже знали, що популяційна активність нейронів у корі нижньої скроневої частки могла лежати в основі візуально впізнання об’єктів, проте не було нейронної мапи, яка б могла точно пов’язати нервову активність зі сприйняттям об’єктів та поведінкою. Результати цього дослідження показали, що отримана мапа з певними частинами популяційної активності нейронів у ІТ та поведінкою, що вони спричинять, є досить точною та перевіреною на великій кількості об’єктів.

Ранні зупинки інформації під час пересування по вентральному потоці, як вважається, регулюють основні візуальні елементи, такі як яскравість та орієнтація. Більш складні функції відбуваються далі по ходу потоку, а саме впізнання об’єкту відбувається в корі ІТ.

Для того щоб перевірити цю теорію, дослідники попросили людей виконати 64 завдання на впізнання об’єктів. Деякі з цих завдань були тривіально легкі. Це було щось на кшталт відрізнити машину від яблука. Інші – такі як знайти відмінності між двома дуже схожими обличчями – були настільки важкими, що деякі люди відповідали правильно тільки у 50% випадків.

Після вимірювання людських здібностей на цих завданнях, дослідники показали ту саму послідовність з близько 6,000 картинок не людиноподібним приматам та записала електричну активність нейронів у корі нижньої скроневої частки та іншого зорового регіону під назвою V4.

Кожен з 168 ІТ нейронів спрацьовував так само як і 128 нейронів з V4 ділянки у відповідь на деякі об’єкти, що створювало певний патерн електричної активності, який слугував як визначальний підпис для кожного об’єкта. Порівнюючи ці два підписи, дослідники могли аналізувати, де вони корелювали з людським вмінням відрізняти два об’єкти.

Дослідники дізнались, що активність нейронів в ІТ регіоні, а не в V4, чудово передбачала людські здібності, які вони перевірили напередодні. Це означає, що коли людина не могла відрізнити два об’єкти, нервові підписи до цих об’єктів були настільки подібні, що їх було важко відрізнити, а коли люди з легкістю вирішували завдання, це означало, що патерни сильно відрізнялись.

На легкі стимули ІТ діяло так само як і люди, а на складні подразники так само помилялось. Таким чином дослідники отримали чудову кореляцію між поведінкою та нервовими відповідями.

Ці результати підтримали гіпотезу, згідно з якою нервова активність в корі ІТ може кодувати відображення об’єкта настільки детально, що дозволить головному мозку розрізняти несхожі об’єкти.