«Нас интересует, как мозг обрабатывает сенсорные данные», – говорит Кайзер, возглавляющий исследовательскую группу «Когнитивная неврология». В своей работе Кайзер занимается мультисенсорной интеграцией – комбинацией различных сенсорных данных. Это происходит, например, при просмотре фильма: вы слышите, что персонажи говорят друг другу, и в то же время наблюдаете за движениями их губ.
Однако не всегда полезно, чтобы слуховая и визуальная информация автоматически интегрировалась в мозг: одним из примеров этого может быть просмотр дублированного фильма на иностранном языке, и движения губ актеров не соответствуют произносимым звукам.
Исследование исследователей было направлено на определение областей мозга, в которых происходит гибкая сенсорная интеграция. Для этого они протестировали три потенциальных модели.
В то время как в первой модели различные сенсорные стимулы обрабатывались полностью отдельно друг от друга, во второй модели они были автоматически интегрированы. Третий вариант представлял собой модель «причинного вывода», в которой различные сенсорные стимулы интегрируются только в том случае, если они не удалены друг от друга в пространственном или хронологическом отношении. Например, если вы всегда слышите звук и одновременно видите изображение, мозг интегрирует эту информацию. Однако, если звук и изображение отображаются вместе, они не будут интегрированы, даже если ранее они были отделены друг от друга. «В модели« причинного вывода »мозг делает вывод, что источником сенсорных стимулов может быть тот же самый.
Поэтому сенсорные стимулы не интегрируются автоматически – это только в том случае, если они происходят из одного и того же источника », – говорит Кайзер.
Чтобы проверить эти три модели, участники исследования подвергались визуальным и слуховым стимулам. В эксперименте световые и звуковые раздражители показывались временами одновременно, а иногда с разными частотами.
Между тем, исследователи записали мозговую активность участников своего исследования с помощью магнитоэнцефалографии (МЭГ). Они обнаружили, что три модели соответствуют разным областям мозга и, таким образом, соответствуют различным уровням обработки. На самом низком уровне сенсорная информация отображается отдельно в зрительной и слуховой коре.
После этого эта информация автоматически интегрируется в теменную долю, которая расположена в верхней части мозга. Только на более высоком уровне обработки мозг анализирует информацию с предыдущих этапов и, при необходимости, отфильтровывает деструктивные сенсорные стимулы. Эта гибкость восприятия находится в особых областях лобной доли, отвечающих за абстрактное мышление. "Давно известно, как люди обрабатывают различную сенсорную информацию, но на уровне поведения.
Благодаря нашему исследованию мы впервые смогли показать, как и где в мозге обрабатывается такая информация », – говорит Кайзер.
Результаты исследования могут быть использованы во многих других областях исследований, особенно в работе над абстрактным мышлением, поскольку гибкость и причинно-следственные связи играют важную роль в этом процессе. «То, как мозг обрабатывает сенсорные данные, имеет значение для технических приложений, включая интеграцию людей и машин», – говорит Кайзер. Это ключевая тема для коллег Кайзера из кластера передового опыта CITEC Билефельдского университета.
Результаты этого исследования также важны в клиническом контексте, где результаты могут быть использованы для лучшего понимания заболеваний, при которых пациенты испытывают трудности с правильной обработкой сенсорной информации, таких как аутизм.
Кайзер – биолог и математик, а в 2017 году он принял должность профессора когнитивной нейробиологии в Университете Билефельда. В 2015 году он был награжден «Консолидаторским грантом» Европейского исследовательского совета, который действует до 2020 года.
Этой наградой Европейский исследовательский совет поддерживает перспективных исследователей в начале их независимой карьеры.