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:
  • Традиционный метод подсчёта калорий требует срочного пересмотраТрадиционный метод подсчёта калорий требует срочного пересмотра22.02.2013
    Когда речь заходит о необходимости снижения веса, миллионы людей во всём мире начинают считать калории. Этот столп диетологии прочно стоит на своём месте уже целый век и диктует строго определённый образ жизни всем страждущим до похудения.
  • Гепатит С - есть ли выход из лабиринта?Гепатит С - есть ли выход из лабиринта?25.02.2013
    Необходима консолидация усилий, применение комплексного подхода к решению острой проблемы гепатита С в России при поддержке государства - именно к таким выводам пришли эксперты в ходе мероприятия "Гепатит С - есть ли выход из лабиринта", состоявшегося сегодня в бизнес школе "Сколково"
  • Ученые создали новое лекарство от артритаУченые создали новое лекарство от артрита25.02.2013
    Ученые установили, что рыбий жир и аспирин являются основой лекарства, которое поможет человеку, избавиться от такого хронического заболевания как артрит.
  • Малкин пропустит 3 матча из-за сотрясения мозгаМалкин пропустит 3 матча из-за сотрясения мозга25.02.2013
    Российский нападающий клуба НХЛ "Питтсбург Пингвинс" Евгений Малкин пропустит три ближайших матча своей команды. Об этом сообщает официальный сайт лиги со ссылкой на наставника "Питтсбурга" Дэна Байлсма.
  • BIOCAD будет экспортировать передовые биотехнологии в БразилиюBIOCAD будет экспортировать передовые биотехнологии в Бразилию25.02.2013
    20 февраля биофармацевтическая компания BIOCAD подписала со своим бразильским филиалом - BIOCADBRAZIL PHARMACEUTICA, соглашение о намерениях по передаче технологий производства лекарственных средств на основе моноклональных антител, а также права на регистрацию и реализацию этих препаратов.
  • Регулярное недосыпание увеличивает риск инсультаРегулярное недосыпание увеличивает риск инсульта25.02.2013
    Привычка спать менее 6 часов в сутки значительно увеличивает риск инсульта у людей среднего и старшего возраста - к такому выводу пришли ученые из Университета Алабамы в Бирмингеме.
  • Новое поколение моноклональных антител для таргетной терапии хронического лимфолейкозаНовое поколение моноклональных антител для таргетной терапии хронического лимфолейкоза25.02.2013
    GA101 (обинутузумаб) значительно увеличивает выживаемость без прогрессирования у пациентов с хроническим лимфолейкозом (ХЛЛ)
  • Качество лечения российских пациентов под угрозойКачество лечения российских пациентов под угрозой25.02.2013
    Права российских граждан на доступное и качественное лечение не учтены в проектах документов, ограничивающих госзакупки зарубежных препаратов. Об этом заявили участники пресс-конференции, посвященной обсуждению проекта Постановления Правительства РФ "Об установлении дополнительных
  • В российском McDonald`s нашли стафилококкВ российском McDonald`s нашли стафилококк26.02.2013
    После отравления жителя Краснодара в McDonald`s в ресторане обнаружили бактерии кишечной палочки, а у персонала общепита - золотой стафилококк. Вместе с тем проверка также выявила нарушения условий хранения продуктов, которые добавляют во все бургеры.
  • Сосудистая сеточка на лице: правила ухода за кожейСосудистая сеточка на лице: правила ухода за кожей26.02.2013
    При подобной проблеме основное действие косметических средств должно быть направлено на улучшение микроциркуляции кожи лица, укрепление сосудов и устранении покраснения.
 
  Copyright © RIN 2001-. *  Обратная связь