Wie Aufmerksamkeit hilft dem Gehirn wahrnehmen, ein Objekt

Wie Aufmerksamkeit hilft dem Gehirn wahrnehmen, ein Objekt

Es ist einfach, etwas zu verpassen, du bist nicht auf der Suche nach. In einem berühmten Beispiel, die Menschen wurden aufgefordert, genau zu beobachten, wie zwei Gruppen von Menschen—eine Gruppe, gekleidet in schwarz, die andere in weiß—übergeben Sie einen ball unter sich. Die Zuschauer wurden aufgefordert, zu zählen, wie oft der ball wechselte von schwarz zu weiß. Bemerkenswert ist, dass die meisten Beobachter gar nicht bemerkt einen Mann in einem gorilla-Anzug, zu Fuß unter den Spielern. Diese Fähigkeit des Gehirns zu ignorieren irrelevante visuelle information ist entscheidend, wie wir arbeiten und funktionieren, aber die Prozesse, die die Wahrnehmung und Aufmerksamkeit sind nicht vollständig verstanden. Wissenschaftler haben lange vermutet, dass die Aufmerksamkeit auf ein bestimmtes Objekt, kann die Wahrnehmung durch Amplifikation bestimmter neuronaler Aktivität, und unterdrückt die Aktivität von anderen Neuronen (Gehirn – „Lärm“).

Nun, Salk-Wissenschaftler haben bestätigt diese Theorie, indem Sie zeigt, wie zu viel Lärm im hintergrund von Neuronen zu unterbrechen, die Aufmerksamkeit und bewirken, dass das Gehirn zu kämpfen, um Objekte wahrnehmen. Die Ergebnisse, erschienen in eLife am Februar 22, 2019, könnte dazu beitragen, designs für visuelle Prothetik.

„Diese Studie teilt uns mit, wie Informationen kodiert in die elektrischen schaltkreise im Gehirn,“ sagt Salk Professor John Reynolds, senior-Autor des Papiers. „Wenn ein Reiz erscheint vor uns, dies aktiviert eine Bevölkerung von Neuronen, die selektiv für die Anregung. Überlagern, dass der stimulus-evozierten Reaktion sind große, niederfrequente Schwankungen in der neuronalen Aktivität.

Frühere arbeiten von Reynolds‘ Labor gefunden, dass, wenn die Aufmerksamkeit richtet sich auf den Reiz, diese niederfrequenten Schwingungen unterdrückt werden. Theoretische Modelle der neuronalen Informationsverarbeitung vorgeschlagen, dass solche Schwankungen beeinträchtigt die Wahrnehmung und die Aufmerksamkeit, verbessert die Wahrnehmung durch das filtern diese Schwankungen aus.

Um zu testen, diese Idee direkt, die Forscher gedreht zu einer cutting-edge-Technologie namens optogenetik, eine Technik, die Einfluss auf die Aktivität von Neuronen, die durch Leuchten der Laser auf Licht-aktivierte Proteine. Das team verwendet eine niedrig-Frequenz-laser-stimulation-Protokoll gerichtet, um eine visual Hirnregion, die bei Tieren zu erstellen low-Frequenzgang Schwankungen der sehr neuronalen Schwankungen, die Aufmerksamkeit unterdrückt. Sie Messen die Auswirkungen auf das Tier die Fähigkeit zu erkennen, dass eine kleine änderung in der Orientierung eines visuellen stimulus präsentiert auf einem computer-Bildschirm. Wie vorhergesagt durch die Theorie, den zusätzlichen Lärm beeinträchtigt Wahrnehmung. Dann wiederholten Sie das experiment, aber mit einem anderen laser Protokoll zu induzieren, um die Schwankungen in einem hohen Frequenzbereich, dass die Aufmerksamkeit nicht unterdrücken. Im Einklang mit der Theorie, dies hatte keine Auswirkungen auf die Wahrnehmung.

„Dies ist das erste mal diese theoretische Vorstellung, dass ein erhöhtes Hintergrundrauschen verletzen Wahrnehmung getestet wurde“, sagt der erste und entsprechende Autor Anirvan Nandy, assistant professor an der Yale University School of Medicine und ehemaliger Salk Forscher. „Wir haben bestätigt, dass die Aufmerksamkeit nicht agieren weitgehend durch die Unterdrückung dieser koordiniert neuron feuern Aktivität.“

„Diese Arbeit öffnet ein Fenster, in dem der neuronale code, und wird ein Teil von unserem Verständnis der neuronalen Mechanismen von Wahrnehmung. Ein tieferes Verständnis der neuronalen Sprache, in der Wahrnehmung wird entscheidend sein, in Gebäude visual prosthetics“, ergänzt Reynolds, Inhaber der Fiona und Sanjay Jha Stuhl in der Neurowissenschaft.