Jak twój mózg odróżnia wspomnienia od percepcji

Pamięć i percepcja wydają się zupełnie odrębnymi doświadczeniami, a neuronaukowcy byli przekonani, że mózg wytwarza je również w inny sposób. Ale w latach 90. badania neuroobrazowe ujawniły, że części mózgu, które uważano za aktywne tylko podczas percepcji zmysłowej, są również aktywne podczas przywoływania wspomnień.

„Zaczęło się zastanawiać, czy reprezentacja pamięciowa w ogóle różni się od reprezentacji percepcyjnej” – powiedział Sam Ling, profesor neurobiologii i dyrektor Visual Neuroscience Lab na Uniwersytecie Bostońskim. Czy na przykład nasze wspomnienie pięknej leśnej polany może być tylko odtworzeniem aktywności nerwowej, która wcześniej umożliwiła nam jej zobaczenie?

„Spór zmienił się od debaty na temat tego, czy w ogóle kora czuciowa jest zaangażowana, do pytania„ Chwileczkę, czy jest jakaś różnica? ”- powiedział Christopher Baker, badacz z Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego, który prowadzi jednostka uczenia się i plastyczności. „Wahadło przechyliło się z jednej strony na drugą, ale wychyliło się za daleko”.

Nawet jeśli istnieje bardzo silne neurologiczne podobieństwo między wspomnieniami a doświadczeniami, wiemy, że nie mogą one być dokładnie takie same. „Ludzie nie mylą się między nimi”, powiedziała Serra Favila, doktor habilitowany na Uniwersytecie Columbia i główny autor niedawnego Komunikacja natury badanie. Praca jej zespołu pozwoliła zidentyfikować co najmniej jeden ze sposobów, w jaki wspomnienia i postrzeganie obrazów są gromadzone w różny sposób na poziomie neurologicznym.

Rozmyte plamy

Kiedy patrzymy na świat, wizualna informacja o nim przepływa przez fotoreceptory siatkówki do kory wzrokowej, gdzie jest przetwarzana sekwencyjnie w różnych grupach neuronów. Każda grupa dodaje nowe poziomy złożoności do obrazu: proste kropki światła zamieniają się w linie i krawędzie, następnie kontury, następnie kształty, a następnie kompletne sceny, które uosabiają to, co widzimy.

W nowym badaniu naukowcy skupili się na cesze przetwarzania obrazu, która jest bardzo ważna we wczesnych grupach neuronów: gdzie rzeczy znajdują się w przestrzeni. Piksele i kontury tworzące obraz muszą znajdować się we właściwych miejscach, w przeciwnym razie mózg wytworzy pomieszane, nierozpoznawalne zniekształcenie tego, co widzimy.

Naukowcy przeszkolili uczestników w zapamiętywaniu pozycji czterech różnych wzorów na tle przypominającym tarczę do gry w rzutki. Każdy wzór został umieszczony w bardzo określonym miejscu na planszy i powiązany z kolorem na środku planszy. Każdy uczestnik został przetestowany, aby upewnić się, że poprawnie zapamiętał te informacje – na przykład, jeśli zobaczył zieloną kropkę, wiedział, że kształt gwiazdy znajduje się najbardziej po lewej stronie. Następnie, gdy uczestnicy dostrzegli i zapamiętali lokalizację wzorców, naukowcy rejestrowali aktywność ich mózgu.

Skany mózgu pozwoliły naukowcom zmapować, w jaki sposób neurony rejestrowały, gdzie coś się znajdowało, a także jak później to zapamiętały. Każdy neuron zajmuje się jedną przestrzenią lub „polem receptywnym” w obszarze twojego pola widzenia, takim jak lewy dolny róg. Neuron „odpala tylko wtedy, gdy umieścisz coś w tym małym miejscu” – powiedział Favila. Neurony, które są dostrojone do określonego miejsca w przestrzeni, mają tendencję do skupiania się razem, dzięki czemu ich aktywność jest łatwa do wykrycia na skanach mózgu.

Wcześniejsze badania percepcji wzrokowej wykazały, że neurony na wczesnych, niższych poziomach przetwarzania mają małe pola recepcyjne, a neurony na późniejszych, wyższych poziomach mają większe. Ma to sens, ponieważ neurony wyższego poziomu kompilują sygnały z wielu neuronów niższego poziomu, pobierając informacje z szerszego obszaru pola widzenia. Ale większe pole receptywne oznacza również niższą precyzję przestrzenną, dając efekt podobny do naniesienia dużej kropli atramentu na Amerykę Północną na mapie, aby wskazać New Jersey. W efekcie przetwarzanie wizualne podczas percepcji polega na przekształcaniu się małych wyraźnych kropek w większe, bardziej rozmyte, ale bardziej znaczące plamy.