Пойманное время: как наш мозг «предсказывает настоящее»
Как работают глаза и мозг, чтобы доставить ракетку в нужное место в нужное время и вернуть подачу, несмотря на задержки нейронной обработки? На этот вопрос психологи Квинслендского технологического университета, Брисбен, Австралия доктор Уильям Тернер и доцент Хинце Хогендорн решили ответить, обобщив 30-летние исследования способности мозга корректировать собственные задержки. Исследование получило название «Нейронные механизмы экстраполяции зрительных движений».
Понимание нейронных механизмов, которые компенсируют естественные задержки обработки, может выявить способности и ограничения для водителей по мере их старения, профессиональных теннисистов или киберспортсменов, которые, по словам доктора Тернера, «обладают самым быстрым временем реакции в мире».
Доктор Тернер говорит, что в исследовании рассматривается «прогнозирующая экстраполяция движения», которая «включает в себя использование информации о траектории, пройденной объектом, для вывода о его вероятном текущем положении».
Как нейронная волна предсказывает события
«Мы разработали инструмент, позволяющий понять, как различные нейронные механизмы зрительной системы предсказывают положение движущегося объекта в реальном времени», — говорит доктор Тернер. — «Эти механизмы позволяют мозгу представлять объекты не там, где они были, а там, где они (вероятно) находятся сейчас».
«Сетчатка глаза запускает процесс прогнозирования — это означает, что еще до того, как сигналы о реальном положении попадут в наши глаза, мы автоматически начинаем предсказывать положение движущегося объекта. Сетчатка посылает сигналы в мозг, но не получает обратной связи, что позволяет предположить, что в некотором смысле механизмы экстраполяции встроены в мозг».
Когда объект движется перед нашими глазами, в сетчатке и областях мозга, в которые распространяется сигнал от нее, запускается волна активности, подобная волне, расходящейся от носа лодки.
Ученые показали, что механизм нейронной экстраполяции задает форму этой волны, сдвигая ее по траектории движения, поэтому в конечном итоге она «догоняет» объект и отслеживает его положение в реальном времени. Когда нейроны передают сигналы друг другу, они формируют волну активности, «усиливая» ее передний фронт и «ослабляя» задний фронт.
Доктор Тернер говорит: «Затухание волны происходит, когда популяции нейронов получают устойчивый сигнал, заставляя их "успокаиваться". Это меняет форму волны и как бы "толкает" ее вперед».
Результаты этого обзора указывают на необходимость дальнейших исследований того, как время реакции замедляется с возрастом и как это влияет на критические реакции.