Метаморфопсия нарушила связь между восприятием и распознаванием увиденного

Американские ученые выяснили, что осознанное восприятие зрительных образов не всегда сопровождает их обработку. Это удалось показать на примере мужчины с метаморфопсией — неврологическим нарушением, при котором человек не может воспринять объекты или символы определенной формы или категории (в данном случае — арабские цифры от 2 до 9). Когда ему показывали лица и слова на больших цифрах, он не мог определить, что именно он видит, хотя вызванные потенциалы его головного мозга указывали на то, что стимулы он обрабатывает верно. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. 

Восприятие любых сенсорных стимулов условно можно разделить на два главных этапа. Сначала происходит первичная обработка органами чувств: вследствие нее информация обо всех возможных характеристиках стимула в виде электрического сигнала попадает в отделы мозга, специфично отвечающие за обработку определенных стимулов (например, зрительные или слуховые). После этого происходит вторичная обработка, и она уже чуть более сложная: если дело, например, касается какого-либо визуального стимула, то зрительной коре нужно обработать отдельно каждую его характеристику (цвет, форму, положение в пространстве). 

На этом, однако, обработка не заканчивается, и по прохождении двух первых этапов стимул необходимо распознать, то есть понять, что именно он из себя представляет: так в набор каких-то форм и цветов мозг узнает фотографию хорошо знакомого человека, а в наборе нот — любимую песню. При этом непонятно, в какой момент проходит граница между первыми двумя этапами и последним этапом восприятия: другими словами, можно ли их как-то разделить — и какая часть всего процесса утратится.

Майклу Макклоски (Michael McCloskey) из Университета Джонса Хопкинса и его коллегам удалось провести исследование на пациенте с довольно редким неврологическим нарушением — метаморфопсией. Пациент Р. Ф. С. (исследователи приводят только инициалы) из-за отмирания тканей в теменной доле левого полушария не умеет распознавать цифры от 2 до 8: вместо цифр он видит путаницу из линий, хотя его арифметические способности никак не нарушены, а также он нормально распознает почти все буквы английского алфавита и цифры 0 и 1 (из-за их схожести с буквами O и I, с которыми у него никаких проблем нет). Пациент также обучен специальной системе, в которой классические арабские цифры заменены на знаки из палочек: авторы сообщают, что благодаря ей Р. Ф. С. даже удалось продолжить работу инженера-геолога до выхода на пенсию в 2014 году.

В начале исследователи проверили, в действительности ли Р. Ф. С. не распознает цифры, и как это влияет на его восприятие других объектов и символов. Пациенту показывали на экране большие буквы (те, с распознаванием которых у него нет проблем) или цифры, а на них — разные фигуры и слова: ему нужно было выбрать, что он видит, из двух вариантов (например, ромб или квадрат, «кровать» или «кот», крестик или знак плюса). Когда слова и фигуры появлялись на буквах, Р. Ф. С. опознавал их в 99 процентах случаев, а вот символы на цифрах — в 49 процентах случаев, что ниже случайного попадания. Кроме того, пациент ни разу не назвал того, что именно он видит на цифрах: с буквами, опять же, никаких проблем не было. Исследователи заключили, что Р. Ф. С. не только не может распознать цифры: для него нарушалось восприятие всего, что оказывалось с ними рядом.

Далее ученые провели два эксперимента с использованием ЭЭГ. В первом пациенту показывали изображения лиц (нормальные и размытые так, чтобы нельзя было распознать части лица), а на них — либо буквы, либо цифры от 2 до 9 — и просили нажать на кнопку, когда он увидит нормальное, не размытое лицо. Ученые регистрировали негативный компонент вызванного потенциала N170 с пиком активности через 170 миллисекунд после предъявления стимула: его появление указывает на обработку лиц.

Несмотря на то, что Р. Ф. С. не мог точно определить, что именно он видит на цифрах, компонент N170 появлялся на его ЭЭГ и в случае, когда лицо появлялось в букве, и у в случае, когда оно было изображено в цифре: более того, ЭЭГ обоих условий указывали на то, что и в том, и в другом случае пациент отличает лицо от размытого кружка.

Далее эксперимент повторили с использованием слов: Р. Ф. С. нужно было нажать на кнопку, когда на экране (на букве или цифре) появлялось название музыкального инструмента. В этот раз ученые измеряли позитивный компонент вызванного потенциала P3b — он появляется через 250-500 миллисекунд после предъявления стимула или позже (здесь — до 600 миллисекунд) и сигнализирует об обработке слова. 

Как и в прошлом задании, Р. Ф. С. не мог ответить, что именно он видит на цифре, а с буквами проблем у него не было. Тем не менее, и в том, и в другом случае удавалось зарегистрировать P3b: вызванные потенциалы опять же указывали на то, что пациент обрабатывает то, что ему показывают.

Считается, что оба изученных компонента вызванных потенциалов могут появиться только в том случае, если человек осознает, что именно за стимул он обрабатывает: другими словами, N170 появляется в тот момент, когда лицо можно отличить от других форм и фигур, а P3b — когда человек прочитал слово и понял, что оно означает. Исходя из этого, у Р. Ф. С. нет никаких проблем с обработкой стимулов даже в том случае, если они находятся рядом с цифрами. Однако как раз обработка цифр этот процесс нарушает: в результате Р. Ф. С., например, может прочитать слово, понимает, что оно значит и даже готов обработать его дальше (например, назвать), но то, что вокруг слова находится нераспознаваемые цифры, не дает ему этого сделать — и стимул в итоге остается нераспознанным. 

Помимо прочего, работа ученых также важна и в контексте того, что именно стоит считать осознанным и неосознанным восприятием, и в какой момент оно происходит. В частности, ученые предлагают пересмотреть определение некоторых вызванных потенциалов: исходя из их работы, к примеру, понятно, что ни N170, ни P3b (что особенно удивительно, так как он появляется достаточно поздно) не могут указывать на осознанную обработку стимула.

Недавно ученые описывали еще один любопытный случай изменения зрительного восприятия: у пациентки, которую лечили от депрессии электросудорожной терапией, на время после сеансов пропадал дальтонизм. 

Елизавета Ивтушок