Внимание и сенсорные стимулы по-разному повлияли на кору головного мозга

Ученые из Великобритании и Германии выяснили, что слуховые и зрительные стимулы и направленность внимания на сигналы определенной модальности регулируют активацию сенсорной коры человека разными путями. Например, зрительные сигналы влияют на ответ слуховой коры в глубоких ее слоях, а концентрация внимания — в поверхностных. Статья опубликована в журнале eLife.

К нашим органам чувств постоянно поступает огромное количество информации разных модальностей, например, слуховая и зрительная. Мозгу приходится все время регулировать обработку этого потока, чтобы правильно выбирать важные сигналы из общего шума и вовремя на них реагировать. Предыдущие исследования показали, что информация от одних органов чувств может вызывать или модулировать ответ в зонах коры, которые отвечают за другие.

Кроме влияния сенсорных зон друг на друга, есть также и центральный механизм, который регулирует обработку информации в мозге — внимание: в зависимости от текущих целей и задач оно сосредоточено на определенных стимулах. Например, когда мы читаем книгу, восприятие звуков подавляется. Два описанных способа регуляции тесно взаимодействуют: например, появление нескольких схожих стимулов может «отнять» внимание у других сенсорных модальностей.

Механизмы таких связей изучены мало, однако некоторые работы на приматах и грызунах говорят, что внимание и мультисенсорные влияния задействуют слои коры различной глубины. Чтобы проверить и уточнить соотносимость этих данных с мозгом человека, авторы работы под руководством Реми Гау (Remi Gau) из Бирмингемского университета исследовали обработку зрительной, слуховой и смешанной информации при сосредоточенности на одной из этих модальностей. Для этого 13 добровольцам предъявляли блоки различных стимулов: звук, возрастающий по частоте и громкости, расходящиеся из центра экрана круги или же слуховые и зрительные сигналы одновременно.

Чтобы направить внимание на зрительную или слуховую информацию, в эксперименте добровольцы реагировали на появление на экране серой точки или звучание тона определенной частоты. О том, сигнал какой модальности следует ожидать, испытуемых предупреждали перед каждым блоком. В итоге внимание человека было сосредоточено на определенном типе стимула, в то время как к его органам чувств поступали попеременно сигналы различной модальности.

Исследование проводилось с помощью фМРТ высокой мощности: этот метод позволил оценить активность зрительной и слуховой коры на различной глубине с субмиллиметровым разрешением.

Ученые выяснили, что слуховая стимуляция приводила к снижению активности в зрительной коре (р < 0,001), что согласуется с данными других исследований. Предъявление фонового изображения также приводило к снижению активации, но только в тех участках, которые отвечают за периферическое зрение (р < 0,05). Сосредоточенность на зрительной информации усиливала ответ в центральных зонах зрительной коры, но уменьшала его по краям (р < 0,05).

В слуховой коре внимание, направленное на определенный тип стимула, оказывало влияние на процессы в поверхностных слоях (р < 0,05). А вот модальность стимула вызывала более сильные изменения в глубине коры (р < 0,05), как и в более ранних исследованиях на грызунах. Интересно, что если предъявление только зрительного сигнала деактивировало слуховую кору, то в совмещенных аудиовизуальных блоках наблюдалась, наоборот, кооперация, то есть ответ слуховой коры мозга увеличивался.

Мозг не только выбирает релевантные стимулы между разными модальностями, но и сортирует сигналы одного типа на более и менее значимые. Например, ученые показали, что внимание сосредотачивается в первую очередь на объектах, которые имеют смысл, а не просто на ярких или контрастных. А здесь можно почитать про то, как на выбор значимых стимулов влияет загрузка рабочей памяти.

Алиса Бахарева