Возможность сосредоточиться на важном объекте или задаче в окружении отвлекающих факторов – это ценное умение. Это способность, которая, вероятно, широко распространена в животном мире, но наиболее известна у крупных млекопитающих, таких как хищные плотоядные животные и приматы.
Когда лев охотится на пачку зебр, она должна быть в состоянии сосредоточиться на своей цели, когда стадо рассеивается во всех направлениях в начале погони. Успешное преследование зависит от возможности фиксировать только одну цель и избегать отвлекающих факторов. (И зебры развили подрывную окраску, чтобы сделать этот процесс сложнее, чем в противном случае).
Некоторые неврологи считают это «избирательное внимание» слишком сложным для простых мозгов таких насекомых, как стрекоза. Но новое исследование нашего Центра исследований нейробиологии в Университете Аделаиды предполагает иное.
Поймать!
Другим знакомым примером избирательного внимания является крикет, ловко ловит мяч, когда он летает по воздуху с высокой скоростью. Крикер определяет движение и траекторию шара и вычисляет точный путь перехвата для своих протянутых рук.
Обычно это делается во время бега или погружения, все время удерживая свой взгляд на шаре, пытаясь игнорировать сложный фон из цветных шляп и баннеров, подпрыгивающих вверх и вниз.
То, что любое животное может управлять такими подвигами, демонстрирует, что мозг решает множество очень сложных визуальных проблем. Если мы сможем понять, как это происходит, мы можем построить лучшие роботы, которые могли бы выполнять аналогичные задачи надежно.
Но именно то, как избирательное внимание работает в природе, было горячей темой в области нейронауки в последние годы. Научные наблюдения, интерпретации и даже терминология вызвали бурную дискуссию.
Обращать внимание
Одной из известных теорий является то, что избирательное визуальное внимание – это процесс сверху вниз – конечный результат «эндогенной» когнитивной обработки (т. Е. Внутренний процесс «мысли», который направляет внимание на цель), что повышает относительную значимость объекта выбирает.
Это приводит к подавлению основных сенсорных путей, которые в противном случае отвечали бы на «дистракторы».
Некоторые из лучших доказательств этого исходят из мозга обезьян – где мы могли бы ожидать этого.
Определенные клетки мозга обезьян склонны реагировать таким образом, который напоминает реакцию на единственный стимул, даже если представлен второй дистрактор … пока обезьяна впервые обучена, чтобы направить свое внимание на один из стимулов.
Стрекозы
Но наша последняя исследовательская статья, опубликованная в журнале Current Biology, представляет собой провокационное новое понимание: «простой» мозг стрекозы также обладает нейронами, которые фиксируют и избирательно воздействуют на одну цель.
Мы обнаружили это, вставив крошечный зонд в часть мозга стрекозы, которая содержит нейрон, который отслеживает небольшие движущиеся цели.
Затем мы записались из этих одиночных клеток мозга, в то время как стрекоза рассматривала небольшие движущиеся цели на экране видеоигр. Мы сравнивали ответы на одиночные движущиеся цели с теми, когда две цели перемещались одновременно.
Каждый раз, когда мы представляли парные раздражители, нейрон стрелял с образцом, идентичным таковому для той или иной из одиночных целей.
Выбранная цель отличалась от пробной до пробной и очень редко даже переключалась с одной на другую на полпути. Но в любой момент эти нейроны полностью привязаны к одной из целей и полностью игнорируют другую.
Модельный организм?
Мозг насекомых относительно прост и очень доступен для физиологических записей. Существует также взрыв новых исследований, связанных с генетической манипуляцией нейронными цепями у плодовых мух, что дает еще один мощный инструмент для определения того, как работает мозг насекомых.
Исследования на насекомых также свободны от многих этических проблем, связанных с инвазивными исследованиями на высших млекопитающих, поэтому наше открытие представляет собой перспективную новую модельную систему для изучения нейронных механизмов, связанных с визуальным вниманием.
Но, возможно, самым захватывающим аспектом нашей работы является то, что это первое убедительное доказательство на одном уровне нейронов от любого беспозвоночного животного за механизм, похожий на избирательное внимание у высших млекопитающих.
Найти это в низком насекомом – по-видимому, подобном стрекозам, которые летали около 300 миллионов лет назад (и задолго до появления на земле первых млекопитающих или даже динозавров) – это довольно удивительно.
Действительно, это бросает вызов самой основе нашего понимания избирательного внимания.
Неужели это не может быть результатом когнитивной обработки сверху вниз, сравнимой с показанной у млекопитающих? Или это может быть?
Нужно только потратить несколько минут на то, чтобы стрелять стрекозами на пруду, чтобы увидеть, что они совершают круиз и парят рядом с роями маленьких мух и ловко бросаются вверх, чтобы захватывать друг за другом на высокой скорости.
Примерно 97% таких атак ведут к успешному захвату – статистические данные, о которых могли даже мечтать даже игроки в крикет.