Így hoz létre egységes képet az agyunk, ha ellentmondásos információkat kap

Gyakran előfordul, hogy amit látunk, az nem azonnal érthető: egy árnyék egy pillanatra arcnak tűnhet, vagy egy tárgyat összetéveszthetünk egy másikkal. A ScienceDaily beszámolója szerint új kutatások arra világítanak rá, hogy az agyunk miként oldja meg ezeket a vizuális konfliktusokat: lehetővé teszi, hogy a különböző agyi régiók összehasonlítsák saját értelmezéseiket, amíg egy következetesebb kép ki nem alakul. A Nature Neuroscience folyóiratban megjelent tanulmányban Mitra Javadzadeh, a Cold Spring Harbor Laboratory munkatársa és kutatótársai a Cambridge-i Egyetemről, valamint a University College Londonból azt vizsgálták, hogyan lépnek interakcióba a látókéreg szomszédos területei.

A vizuális területek közötti összhang

A kutatók megállapították, hogy amikor a két vizsgált régió aktivitása megegyezett, a közös minta tartós maradt. Ezzel szemben, amikor a területek ellentmondásos mintákat produkáltak, a nézeteltérés a másodperc töredéke alatt elhalványult. Ez a felfedezés lehetséges magyarázatot kínál arra, hogyan képes az agy a speciális régiókból származó információkat egyetlen, koherens észleléssé összefűzni. Bár az agy különböző részei eltérő érzékszervi információkat dolgoznak fel, a világ megtapasztalása mégis egységesnek tűnik, nem pedig töredezettnek.

A szakemberek szerint az egyik legnagyobb kihívás az idegtudományban annak megértése, hogyan koordinálják egymással ezek a specializált rendszerek a működésüket. Mitra Javadzadeh rámutatott: „Azt próbáljuk megérteni, hogyan lehetséges ilyen magas szintű specializáció az egyes blokkok között, miközben az eredmény mégis mindig egy következetes, holisztikus kép.” A vizsgálatok során a kutatók az agy neokortexének két jól ismert vizuális feldolgozó területére fókuszáltak: az elsődleges látókéregre (V1) és a lateromedialis vizuális területre (LM).

Kísérletek az agyi konfliktusok kezelésére

Fontos hangsúlyozni, hogy a vizuális feldolgozás nem csupán egy irányba, az egyik régiótól a másikig halad. Ehelyett ezek a területek folyamatosan információt cserélnek egymással. A kommunikáció feltérképezése érdekében a kutatók egereket képeztek ki arra, hogy különbséget tegyenek két, ellentétes irányba döntött vizuális minta között. Az állatok jutalmat kaptak, ha csak az egyik orientációt ismerték fel. A feladat során a kutatók ideiglenesen leállították a V1 vagy az LM terület működését, hogy megfigyeljék, hogyan viselkedik a megmaradt régió a megszokott partnere nélkül.

A megfigyelések alapján a csapat egy mesterséges neurális hálózati modellt hozott létre a V1-LM áramkörről. Ezzel a modellel tesztelni tudták, hogyan reagál a rendszer, ha bizonyos neuronokat módosítanak. Az eredmények egyértelmű mintázatot mutattak: a két agyi régió közötti konfliktusos aktivitás gyorsan eltűnt, míg a mindkét terület által megosztott aktivitás hosszabb ideig fennmaradt. „Azt találtuk, hogy idővel a területek közötti kapcsolatok egy olyan mechanizmust valósítanak meg, amelyet konszenzusépítésnek nevezünk” – magyarázta Javadzadeh.

Szélesebb körű következmények

Bár a tanulmány csak a látásban részt vevő két régiót vizsgálta, a kutatók most azt vizsgálják, vajon ez a folyamat szélesebb körben, az egész neokortexben is működik-e. Felmerül a kérdés, hogy amikor például a látott információ ellentmond a hallottnak, ugyanazokat a mechanizmusokat használjuk-e a két jel összehangolására. Ha a dinamikus konszenzusépítés elterjedt jelenség, az segíthet a tudósoknak jobban megérteni, hogyan kombinálja az agy a versengő jeleket a világ stabil értelmezésévé.

Ez a felismerés az idegtudományon túlmutató következményekkel is járhat. Hasonló elvek segíthetnek a kutatóknak abban, hogy átgondolják, miként kezelhetik a mesterséges intelligencia rendszerek az ellentmondásos információáramokat, és hogyan dönthetik el, mely jeleknek érdemes bizalmat szavazni. „Bár értjük az agy egyes építőköveit, mi az a ragasztó, ami összetartja őket?” – tette fel a kérdést a kutató, hozzátéve, hogy ennek ismerete végre segíthet megérteni, hogyan működik az agy egészként.