Bij het waarnemen van illusoire beweging bij het beschouwen van de optische illusie van Pinna-Brelstaff, die ervoor zorgt dat statische cirkels in verschillende richtingen bewegen wanneer het hoofd naar of van het beeld wordt bewogen, is er een kleine vertraging (15 milliseconden) in het werk van de hersengebieden die verantwoordelijk zijn voor de waarneming van beweging. Dit is door middel van een experiment op makaken, in wiens hersenen elektroden werden geïmplanteerd, hebben Chinese wetenschappers aangetoond. Artikel gepubliceerd in The Journal of Neuroscience.
Optische illusies (als je een slecht idee hebt van wat het is, kun je onze nieuwjaarstest "Eend of konijn?" Doen) Worden slecht begrepen in zaken van het visuele systeem. Tien jaar geleden toonden wetenschappers aan dat bij het bekijken van optische illusies van beweging (bijvoorbeeld dezelfde Pinna-Brelstaff-illusie), de waargenomen illusoire beweging voor de hersenen als echt verschijnt: in hun perceptie is het middelste temporale gebied actief, dat verantwoordelijk is voor het verwerken van echte beweging.
Tegelijkertijd is het nog steeds niet duidelijk hoe precies de illusie van beweging ontstaat in een statisch beeld. Chinese wetenschappers besloten om deze kwestie in meer detail te bestuderen onder leiding van Junxiang Luo van het Institute of Neurosciences van de Chinese Academy of Sciences. Ze besloten zich te concentreren op activiteit in twee gebieden van de visuele cortex: het dorsale mid-upper temporale gebied en het mid-temporale gebied.
Aan hun experiment namen makaken deel, in de visuele cortex waarvan elektroden werden geïmplanteerd. Voordat wetenschappers met het experiment op makaken begonnen, voerden ze een onderzoek uit waarbij mensen betrokken waren. Negen vrijwilligers kregen Pinna-Brelstaff-illusies te zien, bestaande uit Gabor-spots die in verschillende cirkels waren gerangschikt. Afhankelijk van de illusie die de wetenschappers probeerden te reproduceren, bevonden de vlekken zich in cirkels met een helling van 45 graden naar rechts, 45 graden naar links en recht, en om de taak gemakkelijker te maken, werden de cirkels vergroot of verkleind. De deelnemers moesten worden verteld hoe de cirkels bewegen, afhankelijk van of de tekening verder of dichterbij komt. In de omgekeerde taak waren de cirkels niet statisch, maar werden ze tegen de klok in en met de klok mee bewogen: in dit geval moesten de deelnemers noteren of ze een uitbreiding of een vernauwing van de cirkels zagen.
Experimenteel paradigma en gebruikte illusies gemaakt van Gabor-spots.
Afhankelijk van de inclinatie van de Gabor-spots in de Pinna-Brelstaff-illusie, leek de bewegingsrichting anders voor de deelnemers: als de spots bijvoorbeeld naar links waren gekanteld, bewogen de cirkels illusoir met de klok mee bij het uitzetten en tegen de klok in bij het smaller worden (en het tegenovergestelde patroon werd waargenomen als de vlekken naar rechts neigden). Tegelijkertijd creëerde de echte beweging tegen de klok in van de spots de illusie van vernauwing voor naar links hellende plekken in de cirkels, en beweging met de klok mee creëerde de illusie van expansie (nogmaals, het tegenovergestelde patroon werd waargenomen voor naar rechts hellende spots). Tegelijkertijd veroorzaken de cirkels die bestaan uit direct georiënteerde Gabor-spots geen illusie van beweging.
Het patroon van waargenomen beweging onder verschillende stimulatie.
Vervolgens voerden de wetenschappers een experiment uit met de deelname van twee makaken, die aanvankelijk leerden verschillende bewegingsrichtingen te herkennen in cirkels met direct georiënteerde Gabor-vlekken: hiervoor werden de cirkels met de klok mee en tegen de klok in gedraaid, en ook versmald en uitgebreid, waarna hen werd gevraagd om de makaken op de computer te selecteren welke beweging. zij keken. Na een succesvolle training herhaalden de wetenschappers het experiment op mensen op apen, waarbij ze de bewegingssnelheid veranderden en de maximale snelheid verdubbelden. Wetenschappers hebben ontdekt dat makaken illusoire beweging op een vergelijkbare manier waarnemen: de drempel voor het waarnemen van een stimulus hangt af van de rotatiesnelheid of uitzetting / samentrekking.
Promotie video:
Waargenomen bewegingsrichting met verschillende richting van echt bij makaken.
Nadat wetenschappers ervan overtuigd waren dat makaken de Pinna-Brelstaff-illusie op dezelfde manier zien als mensen, voerden ze een laatste studie uit naar de activiteit van de visuele cortex van hun hersenen. Wetenschappers hebben ontdekt dat neuronen in het dorsale deel van het middelste bovenste temporale gebied en het middelste temporale gebied even actief worden zowel bij het waarnemen van echte beweging als bij het waarnemen van illusoire bewegingen (zowel in een cirkel als uitzetting / contractie). Tegelijkertijd worden bij het observeren van de illusoire beweging de neuronen van het dorsale deel van de middelste superieure temporale gyrus 15 milliseconden later geactiveerd dan bij het observeren van de echte beweging.
Begin van activering van neuronen in het middelste temporale gebied en het dorsale deel van het middelste bovenste temporale gebied bij het observeren van echte (boven) en illusoire (onder) beweging.
Beide bestudeerde delen van de visuele cortex zijn verantwoordelijk voor de waarneming van een complexe beweging - bijvoorbeeld degene die wordt waargenomen wanneer de cirkels draaien wanneer ze naderen of weggaan. In dit geval wordt het dorsale deel van het middelste bovenste temporale gebied eerder geactiveerd, blijkbaar de aard van de waargenomen beweging af te bakenen voor verdere verwerking door de middelste temporale gyrus. Bij het observeren van de illusoire beweging (die optreedt bij optische illusies) hebben de neuronen in dit gebied volgens wetenschappers extra verwerkingstijd nodig. Op basis van het feit dat de perceptie van illusoire beweging in de optische illusie van Pinna-Brelstaff vergelijkbaar bleek te zijn bij makaken en mensen, kan ook worden aangenomen dat een vergelijkbare vertraging kan worden waargenomen in het werk van de visuele cortex van het menselijk brein.
Terwijl cognitieve en neurowetenschappers bestuderen hoe mensen optische illusies waarnemen, leren ontwikkelaars neurale netwerken om ze zelf te creëren. Ze doen het echter niet zo goed.
Elizaveta Ivtushok
