Tłoczne otoczenia, czyli rola prążkowia w procesie selekcji wizualnej
Każdego dnia ludzie są bombardowani ze wszystkich stron przez bodźce sensoryczne. W związku z tym muszą nadawać im różne priorytety i wykorzystywać ograniczone zasoby do przetwarzania informacji istotnych z punktu widzenia zachowania, aby na ich podstawie podejmować decyzje o działaniach. Choć naukowcy wiedzą, że pewne obszary kory mózgowej są kluczowe dla reprezentacji informacji gromadzonych przez zmysł wzroku, dotychczas nie wiadomo było, które obszary mózgu są odpowiedzialne za kodowanie przewidywań. Nie znaliśmy także ich wpływu na proces selekcji wizualnej. Dzięki wsparciu ze środków działań „Maria Skłodowska-Curie” (MSCA) zespół projektu STRIAVISE koordynowany przez Uniwersytet w Birmingham zajął się poszukiwaniem odpowiedzi na nierozwiązane dotychczas problemy w dziedzinach psychofizyki, obrazowania mózgu i modelowania.
Hipotezy dotyczące prążkowia – przewidywanie, podejmowanie decyzji i selekcja wizualna
Prążkowie, czyli część mózgu charakteryzująca się dużą gęstością połączeń nerwowych, stanowi największą strukturę podkorową w mózgach ssaków. Odbiera ono sygnały ze struktur rozmieszczonych w korze mózgowej odpowiadających za uwagę wzrokową, a następnie wysyła sygnały do struktur podkorowych odpowiedzialnych za ruch, a także pośrednio komunikuje się z korą mózgową. Wiele badań wskazuje na ważną rolę prążkowia w procesach związanych z przewidywaniem rezultatów, a także ruchem oraz nagrodą, w tym z podejmowaniem decyzji i wykonywaniem ruchów związanych z określonymi celami. W związku z tym prążkowie jest doskonałym fundamentem, który pozwala na przewidywanie, oraz źródłem uwagi wzrokowej.
Interakcje między korą i prążkowiem oraz różne źródła informacji
Badacze skupieni wokół projektu STRIAVISE byli zainteresowani działaniem prążkowia w przypadku występowania różnych źródeł informacji – sytuacji, która wymaga decyzji dotyczącej skupienia i alokacji uwagi. Aby znaleźć odpowiedź na to pytanie, Kelly Garner, stypendystka MSCA realizująca obecnie projekt STRIAVISE przy Uniwersytecie w Queensland, wykorzystała dane zgromadzone w ramach badania związanego z obrazowaniem mózgu na szeroką skalę oraz dynamiczne modelowanie przyczynowe – metodę z powodzeniem zastosowaną do oszacowania sprzężeń pomiędzy różnymi obszarami mózgu na podstawie danych z obrazowania funkcjonalnego mózgu. „Udało nam się odkryć, że kiedy ludzie musieli analizować różne źródła informacji, komunikacja między prążkowiem i korą mózgową stawała się częstsza. Innymi słowy oznacza to, że wielozadaniowość wymaga przekazania większej ilości informacji przez obwody w określonym czasie”, wyjaśnia Garner.
Neuronowe mechanizmy przewidywania – pewność przestrzenna a wartość motywacyjna
Istnieją dwa sposoby, które pozwalają na nadawanie priorytetu informacjom, które wymagają uwagi wzrokowej – pewność przestrzenna bodźców lub ich wartość motywacyjna. Pierwszy z nich nadaje większą wartość bodźcom wzrokowym bardziej zgodnym z oczekiwaniami dotyczącymi ich pojawiania się w określonych miejscach. Drugi z kolei robi to w przypadku bodźców związanych z większą nagrodą. Naukowcy wiedzą, że mózg tworzy przestrzenną mapę swojego otoczenia. Dotychczas byli jednak przekonani, że zarówno oczekiwania, jak i nagrody są kodowane w ramach tej samej mapy, na której opiera się nasza uwaga wzrokowa. „Udało nam się wykazać, że przewidywania dotyczące przestrzeni są zakodowane w mapie i wstępnie sterują naszą uwagą wzrokową. Nieoczekiwanie odkryliśmy jednak, że przewidywania dotyczące nagrody wydają się być zakodowane w sygnałach odpowiedzialnych za żal – oznacza to, że mogą nam pomagać w przeniesieniu uwagi na bodźce związane z większą nagrodą, jeśli pierwszy wybór okaże się niezbyt trafny”, wyjaśnia Garner. Te badania wskazują na to, że nasze oczekiwania oraz poczucie nagrody są od siebie niezależne i wpływają w różny sposób na proces selekcji wizualnej, w związku z czym mogą być zakodowane w różnych obszarach mózgu. Wyniki uzyskane przez zespół badaczki wskazują także, że mózg normalizuje zróżnicowane sygnały motywacyjne w otoczeniu, aby określić tendencje związane z każdym obszarem. Jak podsumowuje Garner: „W ramach projektu STRIAVISE udało nam się rozszerzyć wiedzę na temat systemów uwagi wzrokowej działających w mózgu. Zdobyte przez nas dowody wskazują, że musimy zwrócić uwagę na komunikację między prążkowiem i korą mózgową w trudnych warunkach, na przykład w czasie nadawania priorytetów wielu konkurencyjnym źródłom informacji wizualnej”. Wszystko wskazuje na to, że dalsze badania w tym obszarze prowadzone przez badaczkę mogą przynieść bardzo istotne skutki.
Słowa kluczowe
STRIAVISE, prążkowie, uwaga, przewidywania, nagroda, selekcja wizualna, oczekiwania, wartość motywacyjna, pewność przestrzenna, dynamiczne modelowanie przyczynowe
