16.06.2008

 Ученые выяснили, как человек выделяет фигуру из фона


В коре головного мозга найдены две новые области, отвечающие за обработку визуальной информации. И теперь ученые знают, как человек выделяет фигуру из фона и устанавливает связь между цифрами и соответствующим им количеством.

Рабочая группа из университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University) изучала особенности визуального восприятия человека. В частности, их интересовала способность мозга различать фигуру и фон, то есть выделять отдельный предмет из множества других и определять его свойства.

Исследователи регистрировали деятельность нервных клеток в области V2 - на небольшом участке зрительной коры, расположенном в затылочной области полушарий головного мозга. В качестве испытуемых выбрали макак, так как их зрительные анализаторы больше всего похожи на человеческие. Им показывали простые рисунки, состоящие из фигуры и фона.

При помощи механизма, обнаруженного американскими учеными, мозг распознает основную фигуру и "второстепенное изображение", направляя внимание только на одну из областей изображения. Кроме того, он собирает все линии фигуры на переднем плане в один визуальный образ. Область V2 строит карту переднего и заднего плана для каждого образа, зафиксированного глазом. Контуры фигуры на переднем плане фиксируются за одну десятую секунды.

"В естественных условиях образы более сложны, - говорит профессор Рудигер фон дер Хейдт (Rudiger von der Heydt), один их авторов исследования, - поэтому вариантов их распознавания гораздо больше, чем два - фигура и фон. В большинстве случаев они содержат множество стимулов, которые могут быть использованы для идентификации переднего и заднего плана. Однако часто стимулы противоречат друг другу. Система V2 комбинирует все стимулы в эффективную схему и представляет первый черновой вариант образа".
Фон дер Хейдт назвал этот механизм "примитивным", но вполне надежным. К тому же в мозге существует и механизм отрицания результатов работы V2. Как показали эксперименты, мозг может также приказать, чтобы V2 интерпретировал изображения с другой стороны, поменяв местами фигуру и фон.

Статья об исследовании опубликована в журнале Nature Neuroscience.

Механизм, обнаруженный фон дер Хейдтом и его коллегами, - часть системы, позволяющей человеку находить отдельные предметы в изобилующих деталями композициях без каких-либо сознательных усилий, прикасаться и брать их в руки. К сожалению, полная схема работы этой системы пока не исследована. Однако обнаружение механизма V2 - не просто интересное открытие, считают ученые. Оно может помочь в поиске причин и разработке лечения расстройств, связанных с восприятием образа, например дислексии.

Исследование восприятия зрительной информации проводили также ученые из университета Тюбингена (University of Tübingen). Их заинтересовало, какие структуры мозга задействуются у подопытных обезьян при попытке связать арабские цифры с соответствующим им количеством.

Глава лаборатории нейрокогнитивных исследований приматов Андреас Нидер (Andreas Nieder) и его аспирант Илка Дистер (Ilka Diester) для эксперимента специально обучили двух макак-резусов. В течение нескольких месяцев они вырабатывали у приматов связь между количеством точек на карточке и арабской цифрой. Впоследствии макаки должны были тянуть за специальный рычаг, как только перед ними одновременно появлялись цифра и карточка с соответствующим количеством точек.
Обезьяны делали правильный выбор в 90% случаев.

Пока животные занимались выбором правильных вариантов ответа, ученые отсмотрели активность 692 случайно отобранных нейронов в передней части лобной коры и 437 нейронов в теменной коре мозга. Оказалось, что при выполнении задания в лобной коре проявило активность 23% нейронов, тогда как в теменной их было всего 2%. Кроме того, за обработку разного количества отвечали разные группы нервных клеток - некоторые за один, другие за два и так далее. Если макака делала ошибку, то активизировались не те нейроны, что при правильном решении.

Ранее считалось, что при устном счете для символического представления цифр активируется внутритеменная борозда мозга. По крайней мере повреждения в этой области вызывали существенные проблемы при работе с числами.
Нидер и Дистер же обнаружили, что семантические (смысловые) ассоциации образуются в передней лобной части коры головного мозга - центре всего процесса обработки информации.

Исследователи говорят, что эта область вовлечена в образование связи между числом и количеством у приматов и детей, а теменная область коры берет на себя эту функцию уже в подростковом возрасте, когда ассоциации становятся более автоматическими. Рисуночные методики тестирования показали, что при изображении связей между символами и понятиями передняя лобная кора у детей максимально занята.

Результаты опубликованы в журнале PLoS Biology.

Нидер полагает, что полученные им данные могут найти широкое применение: "Люди учатся использовать символы как инструменты познания в течение детства. До того как надписи будут использованы как символы, нужно установить долгосрочную ассоциацию между бессмысленными поначалу формами и смысловыми категориями. Так как животные тоже имеют возможность создания элементарных ассоциаций, мы имеем шанс узнать больше о познавательных механизмах, лежащих в основе познавательных задач".

Источник: Ученые выяснили, как человек выделяет фигуру из фона




Другие новости:
  • Правда и мифы о витаминахПравда и мифы о витаминах18.04.2009
    Весна, организм за зиму истощен, дети много болеют. Хочется дать им усиленную дозу витаминов. Только поможет ли это?
  • Определен тип вируса, вызвавший менингит в ХабаровскеОпределен тип вируса, вызвавший менингит в Хабаровске02.08.2007
    Энтеровирус типа " Коксаки-А" вызвал подъем заболеваемости серозно-вирусным менингитом в Хабаровском крае в этом году, сообщила замначальника управления Роспотребнадзора по региону Татьяна Зайцева.
  • Мужчина очнулся через шесть летМужчина очнулся через шесть лет02.08.2007
    В США после шести лет "состояния минимального сознания" пришел в себя 38-летний мужчина. Имя пациента не называется по требованию его семьи.
  • Вся правда о энергетических напиткахВся правда о энергетических напитках02.08.2007
    Несколько лет назад американские ученые вознамерились спасти мир от усталости и хандры. В секретных лабораториях они вывели "волшебную" формулу smart drink - "энергетические напитки". Так появился бодрящий микс энерготоников.
  • Кофе спасает женщин от ракаКофе спасает женщин от рака02.08.2007
    Японские ученые выяснили, что любительницы кофе реже заболевают раком толстой кишки.
  • Оставшись без ног и рук, десантник нашел свое призваниеОставшись без ног и рук, десантник нашел свое призвание02.08.2007
    Подорвавшись на мине, десантник Роман Черенков лишился обеих ног и правой руки, но это не сломило его - 25-летний парень поступил в институт, чтобы в будущем учить призывников истории России и ее армии.
  • Пентагон имплантирует солдатам в мозг микрочипыПентагон имплантирует солдатам в мозг микрочипы02.08.2007
    Министерство обороны США профинансировало контракт на разработку специальных микрочипов, которые можно будет имплантировать в мозг солдатам и постоянно отслеживать состояние их здоровья.
  • Ученые: мастурбация помогает излечиться от простатитаУченые: мастурбация помогает излечиться от простатита02.08.2007
    На последней конференции американских урологов было признано, что мастурбация является эффективным и едва ли не единственным профилактическим средством против застойного простатита.
  • Оральный секс не спасает от заражения СПИДомОральный секс не спасает от заражения СПИДом03.08.2007
    25 лет понадобилось ученым, чтобы выяснить способ оральной передачи ВИЧ-инфекции, вызывающей СПИД. По словам исследователей из Национального института здравоохранения США, процесс заражения вирусом происходит через миндалины.
  • Регулярный массаж шеи способен уберечь человека от инфарктаРегулярный массаж шеи способен уберечь человека от инфаркта03.08.2007
    С таким утверждением выступили ученые из английского университета Лидса. Результаты их исследования публикует сегодня британский научный журнал, посвященный вопросам нейрохирургии.
 
  Copyright © RIN 2001-. *  Обратная связь