Wenn illusorische Bewegungen wahrgenommen werden, wenn die optische Täuschung von Pinna-Brelstaff betrachtet wird, die dazu führt, dass sich statische Kreise in verschiedene Richtungen bewegen, wenn der Kopf zum Bild hin oder von diesem weg bewegt wird, gibt es eine kleine Verzögerung (15 Millisekunden) in der Arbeit der Gehirnregionen, die für die Wahrnehmung von Bewegung verantwortlich sind. Dies geschieht anhand eines Experiments an Makaken, in deren Gehirn Elektroden implantiert wurden, haben chinesische Wissenschaftler gezeigt. Artikel im Journal of Neuroscience veröffentlicht.
Optische Täuschungen (wenn Sie eine schlechte Vorstellung davon haben, was es ist, können Sie unseren Neujahrstest "Ente oder Hase?" Machen) sind in Fragen des visuellen Systems schlecht verstanden. Vor zehn Jahren haben Wissenschaftler gezeigt, dass beim Betrachten optischer Bewegungsillusionen (zum Beispiel der gleichen Pinna-Brelstaff-Illusion) die beobachtete illusorische Bewegung dem Gehirn als real erscheint: In ihrer Wahrnehmung ist der mittlere zeitliche Bereich aktiv, der für die Verarbeitung realer Bewegung verantwortlich ist.
Gleichzeitig ist immer noch nicht klar, wie genau die Illusion von Bewegung in einem statischen Bild entsteht. Chinesische Wissenschaftler beschlossen, dieses Thema unter der Leitung von Junxiang Luo vom Institut für Neurowissenschaften der Chinesischen Akademie der Wissenschaften genauer zu untersuchen. Sie beschlossen, sich auf die Aktivität in zwei Bereichen des visuellen Kortex zu konzentrieren: dem dorsalen mittleren oberen temporalen Bereich und dem mittleren temporalen Bereich.
An ihrem Experiment nahmen Makaken teil, in deren visuellen Kortex Elektroden implantiert wurden. Vor Beginn des Experiments an Makaken führten Wissenschaftler eine Studie mit Menschen durch. Neun Freiwilligen wurden Pinna-Brelstaff-Illusionen gezeigt, die aus Gabor-Spots bestehen, die in mehreren Kreisen angeordnet sind. Abhängig von der Illusion, die die Wissenschaftler zu reproduzieren versuchten, befanden sich die Punkte in Kreisen mit einer Neigung von 45 Grad nach rechts, 45 Grad nach links und gerade, und um die Aufgabe zu erleichtern, wurden die Kreise entweder erweitert oder verengt. Den Teilnehmern musste gesagt werden, wie sich die Kreise bewegen, je nachdem, ob die Zeichnung weiter oder näher kommt. Bei der umgekehrten Aufgabe waren die Kreise nicht statisch, sondern bewegten sich gegen den Uhrzeigersinn und im Uhrzeigersinn. In diesem Fall mussten die Teilnehmer feststellen, ob sie eine Erweiterung oder eine Verengung der Kreise sahen.
Experimentelles Paradigma und verwendete Illusionen aus Gabor-Spots.
Abhängig von der Neigung der Gabor-Punkte in der Pinna-Brelstaff-Illusion schien die Bewegungsrichtung für die Teilnehmer unterschiedlich zu sein: Wenn beispielsweise die Punkte nach links geneigt waren, bewegten sich die Kreise beim Ausdehnen illusorisch im Uhrzeigersinn und beim Verengen gegen den Uhrzeigersinn (und das entgegengesetzte Muster wurde beobachtet, wenn die Punkte nach rechts geneigt waren). Gleichzeitig erzeugte die reale Bewegung der Punkte gegen den Uhrzeigersinn die Illusion einer Verengung für nach links geneigte Punkte in den Kreisen, und die Bewegung im Uhrzeigersinn erzeugte die Illusion einer Expansion (wiederum wurde das entgegengesetzte Muster für nach rechts geneigte Punkte beobachtet). Gleichzeitig verursachen die Kreise, die aus direkt ausgerichteten Gabor-Punkten bestehen, keine Illusion von Bewegung.
Das Muster der beobachteten Bewegung unter verschiedenen Stimulationen.
Anschließend führten die Wissenschaftler ein Experiment unter Beteiligung von zwei Makaken durch, die zunächst lernten, unterschiedliche Bewegungsrichtungen in Kreisen mit direkt ausgerichteten Gabor-Punkten zu erkennen: Dazu wurden die Kreise im und gegen den Uhrzeigersinn gedreht und auch verengt und erweitert, wonach sie aufgefordert wurden, die Makaken auf dem Computer auszuwählen, welche Bewegung. Sie beobachten. Nach erfolgreichem Training wiederholten die Wissenschaftler das Experiment, das an Menschen an Affen durchgeführt wurde, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit geändert und die Höchstgeschwindigkeit verdoppelt wurde. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Makaken illusorische Bewegungen auf ähnliche Weise wahrnehmen: Die Schwelle für die Wahrnehmung eines Reizes hängt von der Geschwindigkeit der Rotation oder Expansion / Kontraktion ab.
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Beobachtete Bewegungsrichtung mit unterschiedlicher Realrichtung bei Makaken.
Nachdem die Wissenschaftler davon überzeugt waren, dass Makaken die Pinna-Brelstaff-Illusion genauso sehen wie Menschen, führten sie eine abschließende Studie über die Aktivität des visuellen Kortex ihres Gehirns durch. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Neuronen im dorsalen Teil des mittleren oberen Temporalbereichs und des mittleren Temporalbereichs sowohl bei der Beobachtung der realen Bewegung als auch bei der Beobachtung der illusorischen Bewegung (sowohl im Kreis als auch bei Expansion / Kontraktion) gleichermaßen aktiviert werden. Gleichzeitig werden bei der Beobachtung der illusorischen Bewegung die Neuronen des dorsalen Teils des mittleren oberen temporalen Gyrus 15 Millisekunden später aktiviert als bei der Beobachtung der realen Bewegung.
Beginn der Aktivierung von Neuronen im mittleren Temporalbereich und im dorsalen Teil des mittleren oberen Temporalbereichs bei Beobachtung der realen (oben) und illusorischen (unten) Bewegung.
Beide untersuchten Teile des visuellen Kortex sind für die Wahrnehmung einer komplexen Bewegung verantwortlich - beispielsweise derjenigen, die beobachtet wird, wenn sich die Kreise drehen, wenn sie sich nähern oder wegbewegen. In diesem Fall wird der dorsale Teil des mittleren oberen Schläfenbereichs früher aktiviert, was anscheinend die Art der beobachteten Bewegung für die weitere Verarbeitung durch den mittleren Schläfengyrus abgrenzt. Bei der Beobachtung der illusorischen Bewegung (die in optischen Täuschungen auftritt) benötigen die Neuronen in diesem Bereich laut Wissenschaftlern zusätzliche Verarbeitungszeit. Aufgrund der Tatsache, dass sich die Wahrnehmung illusorischer Bewegungen in der optischen Täuschung von Pinna-Brelstaff bei Makaken und Menschen als ähnlich herausstellte, kann auch angenommen werden, dass eine ähnliche Verzögerung bei der Arbeit des visuellen Kortex des menschlichen Gehirns beobachtet werden kann.
Während Kognitions- und Neurowissenschaftler untersuchen, wie Menschen optische Täuschungen wahrnehmen, lehren Entwickler neuronale Netze, sie selbst zu erstellen. Sie machen es jedoch nicht sehr gut.
Elizaveta Ivtushok
