Znajdź zawartość

Ludzki mózg oszczędza energię, przewidując, co zobaczy w przyszłości. Kora wzrokowa nie reaguje więc po prostu na bodźce wzrokowe, zwłaszcza na dobrze znane, ale "myśli" o tym, co w danym kontekście pojawi się za chwilę. Naukowcy z Uniwersytetu w Glasgow i Instytutu Badań nad Mózgiem Maxa Plancka wyjaśniają, że takie postępowanie prowadzi do mniejszego zużycia energii podczas przetwarzania obrazu. Jeśli jednak w znanym otoczeniu pojawia się coś nieoczekiwanego, kora wzrokowa momentalnie się uaktywnia, by wykorzystać dodatkowe informacje. Odkrycia niemiecko-brytyjskiego zespołu doktora Larsa Muckliego bazują na nowej koncepcji Karla Fristona z Uniwersyteckiego College'u Londyńskiego – teorii kodowania predyktywnego, zwanej także zasadą wolnej energii. Jej twórca uważa, że mózg przewiduje, jakie dane do niego dotrą, a nie biernie przetwarza bodźce. Testując nową koncepcję, naukowcy z Glasgow zebrali grupę 12 ochotników. W czasie, gdy wykonywano im funkcjonalny rezonans magnetyczny, wpatrywali się w nieruchomy punkt na ekranie komputera. Nad nim i pod nim migały na zmianę dwie kropki, co stwarzało iluzję ruchu. W scenariuszu przewidywalnego bodźca wyświetlano trzecią kropkę, która znajdowała się pomiędzy dwiema pozostałymi. Czas jej prezentacji dostosowywano do timingu reszty, przez co uzyskiwano wrażenie płynnego ruchu. W scenariuszu nieprzewidywalnym pojawienie się trzeciej kropki nie było zschynchronizowane z demonstracją pozostałych. Monitorowanie pierwszorzędowej kory wzrokowej (V1) ujawniło, że w porównaniu do nieprzewidywalnych bodźców, przy znanym scenariuszu była ona mniej aktywna. Mózg spodziewa się zobaczenia czegoś i tak naprawdę ciągle tylko potwierdza sobie jedną i tę samą rzecz – to trochę jak zapamiętywanie przyszłości. Może dlatego czasem nie zauważamy zmian w znanym otoczeniu, bo mózg widzi raczej to, czego się spodziewał, a nie to, co się tu rzeczywiście znalazło. W przyszłości naukowcy zamierzają przetestować teorię predyktywnego kodowania w bardziej naturalnym otoczeniu, a także skupić się na zmysłach innych niż wzrok.

Synestezja typu grafem-kolor, gdzie znak graficzny ma jakąś barwę, wydaje się mieć związek z hiperpobudliwością neuronów w pierwszorzędowej korze wzrokowej. Większość z nas zakłada, że doświadczamy świata w ten sam sposób co inni, jednak synestezja to klarowny przykład grupy, która widzi świat w fundamentalnie różny sposób. Większość ludzi nie ma świadomego wrażenia koloru podczas patrzenia na cyfry, litery i słowa, a synestetycy mają. Badanie takich osób może zatem rzucić nieco światła na mechanizmy mózgowe leżące u podłoża świadomości - opowiada Devin Blair Terhune z Uniwersytetu w Oksfordzie. Wcześniejsze badania wykazały, że osoby, które widzą barwy cyfr i liter, lepiej rozróżniają kolory niż inni synestetycy, co sugerowało, że przyczyny należy szukać w nadaktywnej korze wzrokowej. W eksperymentach Brytyjczyków wzięło udział 6 ludzi z synestezją typu grafem-kolor. Naukowcy zastosowali przezczaszkową stymulację magnetyczną pierwszorzędowej kory wzrokowej. Chcieli w ten sposób wywołać fotyzm, czyli coś, czego zwykle doświadcza się po bezpośrednim patrzeniu na jaskrawe światło (pojawiają się wtedy niewielkie świecące plamki czy rozbłyski). Okazało się, że synestetycy potrzebowali 3-krotnie mniejszej stymulacji od grupy kontrolnej. Byliśmy zaskoczeni skalą różnic. Wszystko wskazuje na to, że bazowa aktywność neuronów pierwszorzędowej kory wzrokowej jest u synestetyków wyższa, dlatego do wystąpienia potencjału czynnościowego potrzeba mniejszej stymulacji. W dalszych eksperymentach akademicy uciekli się do innej metody - przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (ang. transcranial direct current stimulation, tDCS). Za jej pomocą zmniejszano albo zwiększano pobudliwość neuronów. Co ciekawe, zmniejszenie pobudliwości neuronów kory wzrokowej potęgowało doznania synestetyczne. Terhune potrafi wyjaśnić te z pozoru konfundujące wyniki. To trochę tak, jakby próbować znaleźć kogoś w pokoju pełnym podskakujących ludzi [sytuacja przed stymulacją]. Gdy wszyscy stoją spokojnie, łatwiej go wypatrzeć [po stymulacji]. W ten metaforyczny sposób neurolog stara się przekonać, że nadpobudliwe neurony współzawodniczą z regionami odpowiedzialnymi za synestezję. Usunięcie szumu z tła wzmaga wrażenia. Terhune opowiada, że hiperpobudliwe neurony stanowią bodziec do rozwoju synestezji we wczesnym dzieciństwie. Podwyższona aktywność komórek nerwowych sprzyja tworzeniu połączeń między rejonami, które się zwykle nie komunikują. Gdy to zadanie zostaje zrealizowane, nadpobudliwość wydaje się przeszkadzać w cieszeniu się z dobrodziejstw synestezji.

Podczas badań na rezusach (Macaca mulatta) okazało się, że rejon odpowiadający za odbiór dźwięków może bezpośrednio wpływać na pracę obszarów związanych z percepcją wzrokową. W procesie nie uczestniczą żadne struktury integrujące. Zespół P. Barone'a z Centrum Badań nad Mózgiem i Poznaniem w Tuluzie utrwalał reakcje neuronów za pomocą mikroelektrod umieszczonych w pierwszorzędowej korze wzrokowej. Zadanie małp polegało na skierowaniu spojrzenia na bodziec. Naukowcy wyliczali czas upływający od momentu jego prezentacji do uaktywnienia się neuronów (fachowo nazywa się go czasem latencji). W pierwotnej wersji eksperymentu prezentowano tylko bodziec wzrokowy. Potem z tego samego punktu dochodził też dźwięk. Gdy bodziec wzrokowy był silny, dołączenie dźwięku nie zmieniało czasu reakcji. Jeśli jednak był on słaby, skojarzenie wzroku ze słuchem skracało czas latencji o 5 do 10 procent. Nasze odkrycia sugerują, że pojedyncze neurony z pierwszorzędowej kory wzrokowej mogą integrować informacje z innej modalności sensorycznej. Bodziec słuchowy jest przetwarzany szybciej od wzrokowego. Rezusy nauczyły się kojarzyć dźwięk z widokiem, dlatego kora wzrokowa jest przygotowana do odbioru słabszego sygnału.