Untersuchung von neuronalen Mechanismen, die die individuellen Unterschiede in der Wahrnehmung
Forscher an der National Brain Research Centre in Haryana, Indien, hat vor kurzem eine Studie durchgeführt, erforschen die neuronalen Mechanismen, die zugrunde liegen kann Unterschiede in der, wie unterschiedlich Menschen wahrnehmen, multisensorische Reize. Papier, veröffentlicht im European Journal of Neuroscience, stellt eine biophysikalische Modell, das man link Variabilität in der Struktur und Funktion des Gehirns von verschiedenen Individuen, um Ihre Leistungsfähigkeit bei der Wahrnehmung der Aufgaben.
„Unser Labor untersucht die neuronalen Mechanismen, die operational in large-scale functional brain networks in der Wahrnehmung und Handlung“ Arpan Banerjee, einer der Forscher der Durchführung der Studie, sagte MedicalXpress. „Das ist eine revisionistische Sicht aus dem Studium der Hirnareale in silos, einsatzbereit, während spezifische Aufgaben, die mit der Wahrnehmung.“
Bisherigen Studien zu menschlichen multisensorische Fähigkeiten identifiziert eine Reihe von Hirnregionen, die könnte im Zusammenhang mit der Verarbeitung von reizen. Aber wie diese Bereiche miteinander kommunizieren, bleibt eine offene Frage, die derzeit erforscht durch mehrere Forschergruppen weltweit.
Einen spezifischen Aspekt dieser Frage, bleibt ungeklärt ist, ob es ein bestimmtes Gehirn-Rhythmus, mit dem die Kommunikation zwischen diesen gehirnbereichen Auftritt, die unterscheiden können zwischen häufigen perceivers und seltene perceivers einer gemeinsamen illusion, genannt der McGurk-Effekt. Der McGurk-Effekt tritt auf, wenn Menschen ausgesetzt sind, zu einem sound, gepaart mit einem visuellen stimulus in Verbindung mit einem anderen sound, was dazu führen kann, sprunghafte Wahrnehmung von dem, was Sie hören. Das Ausmaß, in dem die Menschen sind ‚täuschen‘ indem Sie diese illusion kann variieren, aber die neuronalen Mechanismen, die diese Unterschiede in der Wahrnehmung sind nicht ganz klar.
„Das Ziel dieser Studie war es, zu identifizieren, die eine Metrik (neuromarker), wobei die inter-individuelle Variabilität auf diese Aufgabe und liefern eine Erklärung für diese marker mit realistischen Computersimulationen des Gehirns Dynamik,“ Banerjee sagte.
Signalverarbeitung mit Hilfe von mathematischen Funktionen wie Fourier-Transformationen wurde weit in der Vergangenheit verwendet, Elektroenzephalographie (EEG -) Studien. Diese Techniken haben sich als besonders nützlich zum identifizieren von Rhythmen, die nur in bestimmten Bereichen des Gehirns oder erfassen von Frequenzen, durch die zwei Hirnareale miteinander kommunizieren.
„EEG-Techniken haben eine Einschränkung, nämlich, dass Sie Messen Aktivität im cortex indirekt und außerhalb der Leiter, bei einer Kopfhaut-Ebene,“ Banerjee sagte. „Also, fortschrittliche algorithmen sind notwendig, um entdecken Sie die Quelle der Signale, die auch der Angleichung der Daten mit strukturellen brain maps, erfasst mit Hilfe von MRT-Techniken. Wir stellten die Hypothese auf, dass Kennzahlen wie die Globale Kohärenz, die einst durch den Forschungsgruppen von Scott Kelso, Steve Bressler und Guido Nolte, kann nützlich sein, zu verfolgen, die Koordination Dynamik unter den großen Gehirn-Netzwerke.“
Banerjee und seine Kollegen verwendet erweiterte algorithmen, um vorherzusagen, source-level Metriken für die Kommunikation, die zwischen den verschiedenen Gehirn-Bereichen, basierend auf realistischen Simulationen von “ large scale brain networks. Schließlich ermittelten Sie source-level-Aktivierungen von Hirnarealen, die beteiligten in der Wahrnehmung der McGurk Illusionen, die Beschäftigung von beamforming Techniken verwurzelt in radiotelescopy auf EEG-Daten von Menschen, die vorgestellt wurden, mit diesen Illusionen, die Verwendung einer bekannten Methode die Dynamische Bildgebung von Kortikalen Quellen (DICS).
Dieses Verfahren erlaubt Ihnen, zu berechnen, source-level-network-Maßnahmen direkt aus den roh-EEG-Daten und anschließend vergleichen neural mass model Vorhersagen mit den empirischen Nachweis von Gehirn-Koordination dynamics. Letztlich fanden die Forscher, dass die Anfälligkeit der Teilnehmer, um die McGurk illusion war negativ korreliert, um spezifische Muster der neuronalen Aktivität, nämlich der alpha-band Globale Kohärenz.
„Dieser Ansatz der Vorhersage über Masse-Modells und Validierung von Quellcode-Metriken ist ein neuartiges Werkzeug in dieser Studie verwendet und nie angewandt worden, bevor, zumindest nach unserem besten wissen,“ Banerjee sagte. „So, neben der Identifizierung der globalen alpha-Kohärenz in seltenen perceivers in der empirischen Seite, die unsere Arbeit stellt Innovationen im methodischen Bereich.“
Die neuen biophysikalischen Modells eingeführt, die von Banerjee und seine Kollegen beschreibt eine Reihe von neuronalen Massen und funktionale Kopplung Muster unter diesen Massen, die Anlass zu der large-scale brain network dynamics, die auftreten, wenn ein Individuum ist gleichzeitig wahrzunehmen, verschiedene Arten von sensorischen stimuli (z.B. auditiv und visuell). Diese neuronalen Massen erfassen die Durchschnittliche Aktivität der primären Bereichen Gehirn, die bei der Verarbeitung von auditiven, visuellen und multisensorischen Reize.
„Sehr vereinfachend gesagt die einzelnen Hirnregionen wurden, unterscheiden Sie sich durch Ihre Verarbeitung Geschwindigkeiten unterstützt durch die Sortierung des empirischen Erkenntnissen aus dem Tier-und anatomischen Studien,“ Dipanjan Roy, einer der Forscher der Durchführung der Studie, sagte MedicalXpress. „Die spezifischen funktionalen Kopplungen und Kombinationen simuliert werden, die in dieser Arbeit basieren auf realistischen audio-visuelle (AV), Audio-multisensorische (AM) und visual-multisensorische (VM) Gehirn-Regionen können neu mit der globalen änderung in Kohärenz Dynamik beim cross-modale Wahrnehmung.“
Das Modell wurde von der Forscher macht eine Reihe von Vorhersagen. Das wichtigste ist, dass die rare-perceivers der McGurk-illusion (d.h. diejenigen, die weniger anfällig für es) vorhanden, eine höhere direkte auditorisch-visuellen Kopplung als häufige perceivers. Diese Vorhersage wurde später auch bestätigt durch source-connectivity Karten, mit denen Banerjee, Roy und Ihre Kollegen.
„Unsere Studie trägt wesentlich zu der wissenschaftlichen Literatur, die in der cross-modale Wahrnehmung, wie es zuvor blieb ziemlich schwer zu definieren, wie die large-scale brain network dynamics von Anfang sensorische und höhere kognitive Bereiche können Anlaß geben, die Wahrnehmung und die Variabilität derselben in verschiedenen multisensorischen Wahrnehmungs-Verarbeitung über die Teilnehmer,“ Roy sagte,. „Diese Erkenntnis ist natürlich nicht beschränkt auf audio-visueller Verarbeitung, aber sehr natürlich ebnet den Weg für andere multisensorische Domänen, wie Bild und Ton mit Tast -, Geruchs -, selbst-Bewegung und Geschmack.“
Vergangenheit haben Studien Hinweise dafür gefunden, dass abnorme Synchronisation von mustern in bestimmten Gehirn-Rhythmen kann teilweise dazu beitragen, um die multisensorische Defizite bei älteren Menschen oder Menschen, die unter einer Reihe von psychischen Störungen, einschließlich Autismus, Schizophrenie und Alzheimer-Krankheit. So weit, jedoch haben die Forscher nicht in der Lage war, klar zu umreißen, die dynamischen Mechanismen, die Anlass zu Kohärenz und dekohärenz im Gehirn-Frequenz-bands, die mit multisensorischer Verarbeitung.
Banerjee und Roy, die zusammen mit Ihren Doktoranden G. Vinodh Kumar und Shrey Dutta, versammelten sich neue, wertvolle Einblicke könnten werfen ein Licht auf diese Mechanismen in Idealer Weise das aktuelle Verständnis der neuronalen Mechanismen, die zur Untermauerung der individuellen Unterschiede in der Wahrnehmung. Erstens, die Forscher identifizierten eine verbesserte Globale Kohärenz im alpha-Frequenzband für die, die nicht wahrnehmen, die McGurk illusion, im Vergleich zu diejenigen, die es Taten.
„Mit neuronalen Masse-Modelle, die wir auch vorhergesagt, dass hohe direkte audio-visuelle und funktionale verbindungen sind der Schlüssel zur Aufrechterhaltung der hohen alpha-Globale Kohärenz in seltenen perceivers,“ Roy sagte,. „Schließlich, mit Hilfe der source-level-network-Analyse, die wir überprüft unser Modell voraussagen, dass in der Tat der Quell-Ebene Zusammenhänge zwischen auditiven Gebieten (linken superior temporalen gyrus STG) und visuelle Bereiche (medialen occipitalen Kortex, MOC und superior occipital cortex, SOC) ist höher in seltenen perceivers der McGurk-illusion.“
Die jüngste Studie, durchgeführt durch das team von Forschern konnte sich letztlich erweitern das aktuelle Verständnis, wie das menschliche Gehirn integriert unterschiedliche Arten von sensorischen stimuli, die während der Bearbeitung gleichzeitig. In der Zukunft, die Methodik und das Modell eingeführt, indem Banerjee, Roy und Ihren Kollegen, könnte verwendet werden, um zu untersuchen, andere Formen der multisensorischen Verarbeitung oder-Instanzen, in denen mehrere Hirnareale interagieren oder zusammenarbeiten, zum Beispiel beteiligten Bereichen in emotion und Urteil. In Ihren nächsten Studien wollen die Forscher möchten auch herausfinden, wie pre-stimulus-Zustände des Gehirns, die Durchführung sinnvoller spontaner Gehirn-Rhythmus Signaturen können abhängig von der Form, die Aktivität des Gehirns, nach dem jemand vorgestellt wird, mit einem vorgegebenen stimulus.