Οι προηγούμενες εμπειρίες διαμορφώνουν αυτό που βλέπουμε περισσότερο από ότι αυτό που κοιτάμε στο παρόν

Συμβαίνει συχνά και σχεδόν με όλους τους ανθρώπους: ένα κουλουριασμένο σχοινί δίπλα σε μια πέτρα σε ένα χωράφι, σε κάνει να βρεθείς σε εγρήγορση με το μυαλό να πηγαίνει σε ένα φίδι ή η αντίληψη ενός διχαλωτού κλαδιού που κινείται από τον αέρα στο μισοσκόταδο σε κάνει να κρυφτείς θεωρώντας πως είναι ένα άγριο ζώο, για το οποίο μάλιστα καμιά φορά είσαι σίγουρος ότι «βλέπεις» το κεφάλι του με τα αφτιά του κλπ.

Μια νέα μελέτη, στοιχεία από την οποία παρουσιάστηκαν στην ιστοσελίδα του NYU Langone Health, ιατρικού κέντρου, 31 Ιουλίου 2018, εξηγεί καλύτερα πώς μια οπτική εμπειρία που αποκτήθηκε κάποτε στο παρελθόν μπορεί να διαμορφώνει τη μετέπειτα αντίληψη του περιβάλλοντος. Η μελέτη υπό την καθοδήγηση νευροεπιστημόνων από την Ιατρική Σχολή του NYU, υποστηρίζει ότι οι άνθρωποι αναγνωρίζουν αυτό που βλέπουν συνδυάζοντας το τρέχον ερέθισμα της αίσθησης με συγκρίσεις με εικόνες που είναι αποθηκευμένες στη μνήμη.

Όπως αναφέρει στην ιστοσελίδα η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Dr. Biyu J. He, επίκουρη καθηγήτρια στα Τμήματα Νευρολογίας, Ραδιολογίας και Νευροεπιστήμης και Φυσιολογίας, τα ευρήματα παρέχουν νέες, σημαντικές, λεπτομέρειες σχετικά με το πώς η εμπειρία μεταβάλει το περιεχόμενο μιας ιδιαίτερης δραστηριότητας σε περιοχές του εγκεφάλου που δεν συνδέονταν προηγουμένως με την αναπαράσταση εικόνων από το δίκτυο νευρικών των κυττάρων. Η εργασία, σύμφωνα με την Dr He, υποστηρίζει τη θεωρία ότι αυτό που αναγνωρίζουμε είναι επηρεασμένο περισσότερο από τις προηγούμενες εμπειρίες παρά από τα νεοαφιχθέντα αισθητηριακά, από τα μάτια, εισιόντα. Αυτή η ιδέα, σύμφωνα με την ίδια, γίνεται περισσότερο σημαντική καθώς τα στοιχεία υποστηρίζουν ότι οι παραισθήσεις που εκδηλώνονται από ασθενείς με διαταραχή μετα-τραυματικού στρες ή σχιζοφρένεια συμβαίνουν όταν οι αποθηκευμένες αναπαραστάσεις παρελθοντικών εικόνων υπερισχύουν αυτών που βλέπουν στο παρόν.

Ένα βασικό ερώτημα στη νευρολογία είναι σχετικό με το πώς αντιλαμβάνεται ο εγκέφαλος, για παράδειγμα, ότι μια τίγρης βρίσκεται κοντά, με βάση μια γρήγορη ματιά στο πορτοκαλί μέσα στα φύλλα της ζούγκλας. Εάν οι εγκέφαλοι των προγόνων μας ταίριαζαν αυτή την ατελή εικόνα με προηγούμενο κίνδυνο, θα είναι περισσότερο πιθανό να κρύφτηκαν, να επιβίωσαν και να έχουν απογόνους. Έτσι, ο σύγχρονος εγκέφαλος συμπληρώνει την αντίληψη του πάζλ χωρίς όλα τα κομμάτια.

Οι περισσότερες προηγούμενες οπτικές έρευνες, ωστόσο, βασίζονταν σε πειράματα όπου επιδεικνύονταν καθαρές εικόνες στα υποκείμενα σε τέλειο φωτισμό. Η παρούσα μελέτη, αναφέρει η Dr He, ανέλυσε οπτικές αντιλήψεις καθώς τα υποκείμενα κοίταζαν σε ασπρόμαυρες εικόνες αλλοιωμένες μέχρι που ήταν δύσκολο να αναγνωριστούν. Σε 19 υποκείμενα επιδείχθηκαν 33 τέτοιες ασαφείς εικόνες – 17 ζώων και 16 τεχνητών αντικειμένων – με ιδιαίτερη σειρά. Τα υποκείμενα είδαν κάθε ασαφή εικόνα έξι φορές, μετά, μια αντίστοιχη καθαρή έκδοση της εικόνας μια φορά για να επιτευχθεί η αναγνώριση και μετά, τις θολές εικόνες και πάλι έξι φορές. Μετά την παρουσίαση κάθε ασαφούς εικόνας, τα υποκείμενα ρωτήθηκαν εάν θα μπορούσαν να ονομάσουν το αντικείμενο που επιδείχθηκε.

Καθώς τα υποκείμενα έψαχναν να αναγνωρίσουν τις εικόνες, οι ερευνητές «ελάμβαναν εικόνες» των εγκεφάλων τους κάθε δυο δευτερόλεπτα χρησιμοποιώντας λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (fMRI). Η ενεργοποίηση γίνεται με την αυξανόμενη ροή του αίματος, που είναι γνωστό ότι συμβαίνει καθώς τα εγκεφαλικά κύτταρα διεγείρονται κατά τη διάρκεια μιας ειδικής εργασίας. Ο σαρωτής των 7 Tesla της ομάδας προσέφερε περισσότερο από τριπλάσια βελτίωση της ανάλυσης πάνω από τις προηγούμενες μελέτες που χρησιμοποιούσαν σαρωτές των 3 Tesla, για εξαιρετικά ακριβή, βασισμένη στην fMRI, μέτρηση των μοτίβων της δραστηριότητας του σχετικού με την όραση νευρικού κυκλώματος.

Μετά, αφού είδαν την καθαρή έκδοση της κάθε εικόνας, τα υποκείμενα της μελέτης ήταν περισσότερο από το διπλάσιο πιθανό να αναγνωρίσουν αυτό που κοίταζαν όταν τους επιδεικνύονταν ξανά η ασαφής έκδοση όπως την είχαν αναγνωρίσει πριν δουν την καθαρή έκδοση. Είχαν «εξαναγκαστεί» να χρησιμοποιήσουν μια αποθηκευμένη αναπαράσταση των καθαρών εικόνων, που αποκαλούνται προγενέστερα (priors), για να αναγνωρίσουν καλύτερα τις σχετικές, θολές εκδόσεις, ανέφερε η Dr He.

Οι συγγραφείς στη συνέχεια χρησιμοποίησαν μαθηματικά για να δημιουργήσουν ένα δισδιάστατο χάρτη που μετρούσε, όχι τη δραστηριότητα του νευρικού κυττάρου σε κάθε πολύ μικρή περιοχή του εγκεφάλου καθώς αντιλαμβάνονταν τις εικόνες, αλλά αντί αυτού τις ομοιότητες μεταξύ μοτίβων δραστηριότητας του νευρικού κυκλώματος σε διαφορετικές εγκεφαλικές περιοχές. Τα νευροκυτταρικά δίκτυα στον εγκέφαλο που αντιπροσώπευαν εικόνες περισσότερο όμοιες έπεφταν πλησιέστερα το ένα στο άλλο στον χάρτη. Αυτή η προσέγγιση, αναφέρουν οι συγγραφείς, αποκάλυψε την ύπαρξη ενός σταθερού συστήματος στην εγκεφαλική οργάνωση, που επεξεργάζονταν κάθε εικόνα με τα ίδια βήματα και ανεξάρτητα του εάν ήταν καθαρή ή θολή. Τα πρώιμα, απλούστερα εγκεφαλικά κυκλώματα στον οπτικό φλοιό που προσδιόριζαν όριο, σχήμα και χρώμα ομαδοποιούνταν στο ένα άκρο του χάρτη και τα πιο σύνθετα «υψηλότερης τάξης» κυκλώματα, γνωστά για την ανάμιξη πληροφοριών παρελθόντος και παρόντος για να σχεδιάσουν δράσεις, στο αντίθετο άκρο.

Αυτά τα υψηλότερης τάξης κυκλώματα περιελάμβαναν δυο εγκεφαλικά δίκτυα, το δίκτυο βασικής κατάστασης (Default Mode Network — DMN) και το μετωποβρεγματικό δίκτυο (FPN), και τα δυο συνδέθηκαν από προηγούμενες μελέτες με την εκτέλεση σύνθετων εργασιών, όπως ο σχεδιασμός δράσεων, αλλά όχι για τις οπτικές αντιληπτικές διεργασίες. Αντί να παραμένει σταθερή μπροστά σε όλες τις εικόνες, η ομοιότητα των μοτίβων σε αυτά τα δυο δίκτυα μετατοπίζονταν καθώς οι εγκέφαλοι πήγαιναν από την επεξεργασία μη αναγνωρίσιμων, θολών εικόνων στην άνετη αναγνώριση των ίδιων εικόνων μετά από την επίδειξη μιας καθαρής έκδοσης. Μετά, αφού τα υποκείμενα είδαν μια καθαρή έκδοση (αποσαφήνιση), τα μοτίβα νευρωνικής δραστηριότητας που αντιστοιχούν σε κάθε θολή εικόνα στα δυο δίκτυα έγιναν πιο διακριτά από τα άλλα και περισσότερο όμοια με την καθαρή έκδοση σε κάθε περίπτωση.

Εντυπωσιακά, η επαγόμενη από την καθαρή εικόνα μετατόπιση της νευρωνικής αναπαράστασης προς αντιληπτικό προγενέστερο (prior) ήταν πολύ περισσότερο έντονη σε εγκεφαλικές περιοχές με υψηλότερες, πιο σύνθετες λειτουργίες από ότι στα πρώιμα, απλά δίκτυα οπτικής επεξεργασίας. Αυτό περαιτέρω υποδηλώνει ότι οι περισσότερες από τις πληροφορίες που διαμορφώνουν τις τρέχουσες αντιλήψεις προέρχονται από το αυτό που οι άνθρωποι έχουν βιώσει προηγουμένως.

Πηγή: NYU Langone Health

Περισσότερα στη δημοσίευση: Content-specific activity in frontoparietal and default-mode networks during prior-guided visual perception. eLife.