Это твой мозг в фильмах

Используя данные фМРТ, полученные от людей, просматривающих видеоклипы, нейробиологи Массачусетского технологического института создали комплексную карту коры головного мозга, выделив 24 сети, которые выполняют определенные функции.

Кора головного мозга содержит области, предназначенные для обработки различных типов сенсорной информации, включая визуальный и слуховой ввод. Теперь исследователи под руководством Роберта Десимона, директора Института исследований мозга Макговерна Массачусетского технологического института, и коллеги разработали наиболее полную картину того, что делают все эти области. Они достигли этого, проанализировав данные, собранные, когда люди выполняли удивительно сложную задачу: смотрели фильм.

За последние несколько десятилетий ученые выявили множество сетей, которые участвуют в этом виде обработки, часто используя функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для измерения активности мозга, когда субъекты выполняют одну задачу (например, смотрят на лица) или ничего не делают. Проблема в том, что, пока люди отдыхают, многие части коры могут быть вообще неактивны.

«Используя такой богатый стимул, как фильм, мы можем очень эффективно управлять многими областями коры. Например, сенсорные области будут активны для обработки различных особенностей фильма, а высокоуровневые области будут активны для извлечения семантической и контекстной информации», — говорит Реза Раджимехр, научный сотрудник Института Макговерна и ведущий автор статьи о работе. «Активируя мозг таким образом, теперь мы можем различать разные области или разные сети на основе их паттернов активации».

Используя данные фМРТ высокого разрешения, собранные консорциумом, финансируемым NIH, исследователи проанализировали активность мозга 176 человек, когда они смотрели различные видеоклипы. Затем они использовали алгоритм машинного обучения для анализа моделей активности каждой области мозга. Они обнаружили 24 сети с различными моделями активности и функциями. Некоторые из них расположены в сенсорных областях, таких как зрительная или слуховая кора, в то время как другие реагируют на такие функции, как действия, язык или социальное взаимодействие. Исследователи также выявили сети, которые ранее не были замечены, включая одну в префронтальной коре, которая, по-видимому, очень чувствительна к визуальным сценам. Эта сеть была наиболее активна в ответ на изображения сцен в кадрах фильма.

Три из обнаруженных ими сетей участвуют в «исполнительном контроле» и были наиболее активны во время переходов между клипами. Исследователи также заметили, что когда сети, специфичные для определенной функции, были очень активны, сети исполнительного контроля были в основном спокойны, и наоборот.

«Всякий раз, когда активация в областях, специфичных для домена, высока, кажется, что нет необходимости в привлечении этих сетей высокого уровня», — говорит Раджимехр. «Но в ситуациях, когда, возможно, есть некоторая неоднозначность и сложность в стимуле, и есть необходимость в привлечении сетей исполнительного контроля, тогда мы видим, что эти сети становятся очень активными».

Исследователи надеются, что их новая карта послужит отправной точкой для более точного изучения того, что делает каждая из этих сетей. Например, в сети социальной обработки они обнаружили регионы, которые специфичны для обработки социальной информации о лицах и телах.

«Это новый подход, который открывает нечто отличное от традиционных подходов в нейровизуализации», — говорит Десимоне. «Он не даст нам всех ответов, но он генерирует много интересных идей».

Источник: www.technologyreview.com