Наш мозг без нашего ведома выполняет множество задач одновременно. Префронтальная кора головного мозга сообщает нам, когда безопасно переходить улицу, в то время как мозжечок помогает контролировать крупные моторные навыки, необходимые для того, чтобы перейти дорогу. Продолговатый мозг устроен так, что мы не задумываемся о дыхании или биении сердца.
Мозг также имеет разные области для обработки визуальной информации о физических объектах и материи. Например, поведение камня, скользящего по пруду, отличается от поведения каскадного водопада, и наш мозг это различает.
Открытие нейробиологов
Нейробиологии определили части зрительной коры головного мозга, которые более активны, когда мы смотрим на объекты (например, на камень, который скользит или подпрыгивает), по сравнению с материей (жидкостями или чем-то более гранулированным, например, песком). Понимание этого различия может помочь нашему мозгу лучше планировать взаимодействие с различными материалами.
Исследование опубликовано на прошлой неделе в журнале Current Biology.
«Когда вы смотрите на жидкость или что-то вязкое, вы взаимодействуете с этим иначе, чем с твёрдым объектом. С твёрдым объектом вы можете его поднять или схватить, тогда как с жидкостью или вязким веществом вам, вероятно, придётся использовать инструмент», — сказала Нэнси Канвишер, автор исследования и нейробиолог из Массачусетского технологического института (MIT).
Визуальный путь
Часть мозга, называемая вентральным зрительным путём, помогает нам распознавать формы и трёхмерные объекты. Предыдущие исследования показали, что в этом пути есть области, участвующие в этой важной функции. Одна из них называется латеральным затылочным комплексом (LOC).
Дорсальный зрительный путь помогает нам сравнивать то, что мы видим, с другими чувствами. Область в дорсальном зрительном пути, известная как лобно-теменная физическая сеть (FPN), анализирует физические свойства материалов, такие как их размер или стабильность.
Новое исследование показало, что части зрительной коры головного мозга специализируются на анализе либо «вещей» (твёрдых объектов), либо «материи» (текучих материалов, таких как вода или песок).
Изучение восприятия «материи»
Чтобы изучить, как мозг обрабатывает материю, Паулюн использовала программу для создания визуальных эффектов, чтобы создать более 100 видеоклипов. Видео показывали различные типы вещей или материи, взаимодействующих с физической средой. Материалы плескались или кувыркались внутри прозрачной коробки, падали прямо на другой объект, подпрыгивали или стекали по лестнице.
Пока люди смотрели видео, команда использовала функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для сканирования их зрительной коры. Они обнаружили, что и вентральный, и дорсальный зрительные пути реагируют на вещи и материю. Однако в каждом пути есть отличительные подрегионы, которые будут реагировать сильнее на одно, чем на другое.
«И вентральный, и дорсальный зрительные пути, похоже, имеют такое подразделение: одна часть сильнее реагирует на «вещи», а другая — на «материю», — говорит Паулюн. — Мы не видели этого раньше, потому что никто не задавался таким вопросом».
Мозг как видеоигра
По словам команды, это говорит о том, что у нашего мозга могут быть разные способы представления этих двух категорий материалов. Этот процесс похож на искусственные физические движки, которые используются для создания графики в видеоиграх. Эти движки обычно представляют трёхмерный объект в виде сетки, а жидкости — в виде наборов частиц, которые можно переставлять.
«Интересная гипотеза, которую мы можем выдвинуть на основе этого, заключается в том, что, возможно, мозг, подобно искусственным игровым движкам, имеет отдельные вычисления для представления и моделирования «материи» и «вещей». И это то, что предстоит проверить в будущем», — говорит Паулюн.
Команда также предполагает, что эти области могли развиться, чтобы помочь мозгу лучше понимать важные различия, которые позволяют планировать взаимодействие с физическим миром. В будущих исследованиях команда планирует изучить, стимулируются ли области, участвующие в обработке твёрдых объектов, когда активна схема мозга, участвующая в планировании захвата объектов.
Они также надеются исследовать, коррелируют ли какие-либо из областей в FPN с обработкой более специфических свойств материалов, таких как упругость мяча или кажущаяся толщина воды. Что касается LOC, они планируют более подробно изучить, как мозг представляет изменения формы жидкостей и более эластичных объектов.