Это реально или воображаемое? Как ваш мозг различает. | Журнал Кванта

Это настоящая жизнь? Это просто фантазия?

Это не просто слова из песни Queen «Bohemian Rhapsody». Это также вопросы, на которые мозг должен постоянно отвечать, обрабатывая потоки визуальных сигналов от глаз и чисто мысленные образы, возникающие в воображении. Исследования сканирования мозга неоднократно обнаруживали, что видение чего-то и воображение этого вызывают очень похожие паттерны нейронной активности. Тем не менее, для большинства из нас субъективный опыт, который они производят, очень различен.

«Я могу прямо сейчас выглянуть за окно, а если захочу, то могу представить единорога, идущего по улице», — сказал он. Томас Населарис, доцент Миннесотского университета. Улица казалась бы реальной, а единорог — нет. «Мне это очень ясно, — сказал он. Знание того, что единороги являются мифическими, едва ли играет роль в этом: простая воображаемая белая лошадь казалась бы столь же нереальной.

Итак, «почему мы не галлюцинируем постоянно?» спросил Надин Дейкстра, научный сотрудник Университетского колледжа Лондона. Исследование, которое она провела, недавно опубликовано в Природа связи, дает интригующий ответ: мозг оценивает изображения, которые он обрабатывает, по «порогу реальности». Если сигнал превышает порог, мозг считает его реальным; если это не так, мозг думает, что это воображаемый.

Такая система работает хорошо большую часть времени, потому что воображаемые сигналы обычно слабы. Но если воображаемый сигнал достаточно силен, чтобы пересечь порог, мозг принимает его за реальность.

Хотя мозг очень компетентен в оценке изображений в нашем сознании, похоже, что «такой вид проверки реальности представляет собой серьезную борьбу», — сказал он. Ларс Макли, профессор визуальной и когнитивной неврологии Университета Глазго. Новые результаты поднимают вопросы о том, могут ли вариации или изменения в этой системе привести к галлюцинациям, инвазивным мыслям или даже снам.

«По моему мнению, они проделали огромную работу, взяв вопрос, над которым философы спорили на протяжении столетий, и определили модели с предсказуемыми результатами, и проверили их», — сказал Населарис.

Когда восприятие и воображение смешиваются

Исследование Дейкстры воображаемых изображений зародилось в первые дни пандемии Covid-19, когда карантин и изоляция прервали ее запланированную работу. От скуки она начала просматривать научную литературу о воображении, а затем часами прочесывала бумаги в поисках исторических отчетов о том, как ученые проверяли такую ​​абстрактную концепцию. Так она наткнулась на исследование 1910 года, проведенное психологом Мэри Чевес Уэст Перки.

Перки попросил участников изобразить фрукты, глядя на пустую стену. При этом она тайно проецировала очень слабые изображения этих фруктов — настолько тусклые, что их едва можно было разглядеть — на стену и спрашивала участников, видели ли они что-нибудь. Никто из них не думал, что видел что-то реальное, хотя и отмечали, насколько ярким казался их воображаемый образ. «Если бы я не знал, что мне кажется, я бы подумал, что это реально», — сказал один из участников.

Вывод Перки заключался в том, что когда наше восприятие чего-либо соответствует тому, что мы знаем, что воображаем, мы предполагаем, что это воображаемое. Со временем он стал известен в психологии как эффект Перки. «Это великая классика, — сказал Бенс Нанай, профессор философской психологии Антверпенского университета. Это стало чем-то вроде «обязательной вещи, когда вы пишете об образах, чтобы сказать свои пять копеек об эксперименте Perky».

В 1970-х годах исследователь психологии Сидней Джоэлсон Сигал возродил интерес к работе Перки, обновив и изменив эксперимент. В одном последующем исследовании Сигал попросил участников представить что-то, например, горизонт Нью-Йорка, в то время как он слабо проецировал на стену что-то еще, например, помидор. То, что увидели участники, представляло собой смесь воображаемого изображения и реального, например, горизонт Нью-Йорка на закате. Выводы Сигала показали, что восприятие и воображение иногда могут «буквально смешиваться», сказал Нанай.

Не все исследования, направленные на повторение результатов Перки, увенчались успехом. Некоторые из них включали повторные испытания для участников, что искажало результаты: как только люди узнают, что вы пытаетесь проверить, они, как правило, меняют свои ответы на те, которые они считают правильными, сказал Назеларис.

Итак, Дийкстра под руководством Стив Флеминг, эксперт по метапознанию из Университетского колледжа Лондона, провел современную версию эксперимента, которая позволила избежать этой проблемы. В своем исследовании у участников никогда не было возможности отредактировать свои ответы, потому что они были проверены только один раз. В работе был смоделирован и изучен эффект Перки и две другие конкурирующие гипотезы о том, как мозг различает реальность и воображение.

Оценочные сети

Одна из этих альтернативных гипотез гласит, что мозг использует одни и те же сети для реальности и воображения, но сканирование мозга с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) не имеет достаточно высокого разрешения, чтобы нейробиологи могли различить различия в том, как используются сети. Одно из исследований Макли, например, предполагает, что в зрительной коре головного мозга, которая обрабатывает изображения, воображаемые переживания кодируются на более поверхностном уровне, чем реальные переживания.

При функциональной визуализации мозга «мы щурим глаза», — сказал Макли. В каждом эквиваленте пикселя при сканировании мозга содержится около 1,000 нейронов, и мы не можем увидеть, что делает каждый из них.

Другая гипотеза, предложено исследованиями во главе с Джоэл Пирсон в Университете Нового Южного Уэльса, заключается в том, что одни и те же пути в мозге кодируют как воображение, так и восприятие, но воображение — это просто более слабая форма восприятия.

Во время изоляции от пандемии Дейкстра и Флеминг наняли для онлайн-исследования. Четыреста участников попросили посмотреть на серию статических изображений и представить диагональные линии, проходящие через них вправо или влево. Между каждым испытанием их просили оценить, насколько яркими были изображения по шкале от 1 до 5. Чего участники не знали, так это того, что в последнем испытании исследователи медленно увеличивали интенсивность слабого проецируемого изображения диагональных линий — наклонены либо в том направлении, в котором участникам было предложено представить, либо в противоположном направлении. Затем исследователи спросили участников, было ли то, что они видели, реальным или воображаемым.

Дейкстра ожидала, что она обнаружит эффект веселья — когда воображаемый образ совпадет с проецируемым, участники увидят проекцию как продукт своего воображения. Вместо этого участники с гораздо большей вероятностью думали, что изображение действительно существует.

Тем не менее, в этих результатах было по крайней мере отголосок эффекта Задора: участники, которые думали, что изображение было там, видели его более ярко, чем участники, которые думали, что это все их воображение.

Во втором эксперименте Дейкстра и ее команда не показывали изображение во время последнего испытания. Но результат был тот же: люди, которые оценили то, что они видели, как более яркое, также с большей вероятностью оценили это как реальное.

Наблюдения показывают, что образы в нашем воображении и реально воспринимаемые образы в мире смешиваются вместе, сказал Дейкстра. «Когда этот смешанный сигнал достаточно сильный или яркий, мы думаем, что он отражает реальность». Вероятно, существует некий порог, выше которого визуальные сигналы кажутся мозгу реальными, а ниже — воображаемыми, считает она. Но может быть и более постепенный континуум.

Чтобы узнать, что происходит в мозге, пытающемся отличить реальность от воображения, исследователи повторно проанализировали сканирование мозга из предыдущего исследования, в котором 35 участников ярко представляли и воспринимали различные образы, от лейки до петухов.

В соответствии с другими исследованиями они обнаружили, что паттерны активности зрительной коры в двух сценариях были очень похожими. «Яркие образы больше похожи на восприятие, но менее ясно, похоже ли слабое восприятие на образы», ​​— сказал Дейкстра. Были намеки на то, что взгляд на тусклое изображение может создать картину, похожую на картину воображения, но различия не были значительными и требуют дальнейшего изучения.

Ясно то, что мозг должен быть в состоянии точно регулировать силу ментального образа, чтобы избежать путаницы между фантазией и реальностью. «У мозга есть очень тщательное балансирование, которое он должен выполнять», — сказал Населарис. «В каком-то смысле он будет интерпретировать мысленные образы так же буквально, как и визуальные образы».

Они обнаружили, что сила сигнала может считываться или регулироваться в лобной коре, которая анализирует эмоции и воспоминания (помимо других своих обязанностей). Но пока неясно, чем определяется яркость мысленного образа или разница между силой образного сигнала и порогом реальности. Это может быть нейротрансмиттер, изменения в нейронных связях или что-то совершенно другое, сказал Назеларис.

Это может быть даже другое, неопознанное подмножество нейронов, которое устанавливает порог реальности и диктует, должен ли сигнал быть перенаправлен на путь для воображаемых образов или путь для реально воспринимаемых — открытие, которое точно свяжет первую и третью гипотезы. — сказал Макли.

Несмотря на то, что результаты отличаются от его собственных результатов, которые поддерживают первую гипотезу, Макли нравится ход их рассуждений. Это «захватывающий документ», сказал он. Это «интригующий вывод».

Но воображение — это процесс, который включает в себя гораздо больше, чем просто взгляд на несколько строк на шумном фоне, — сказал он. Питер Це, профессор когнитивной неврологии Дартмутского колледжа. Воображение, по его словам, — это способность взглянуть на то, что лежит в вашем шкафу, и решить, что приготовить на ужин, или (если вы братья Райт) взять пропеллер, прикрепить его к крылу и представить, как он летит.

Различия между выводами Перки и Дейкстры могут быть полностью связаны с различиями в их процедурах. Но они также намекают на другую возможность: мы можем воспринимать мир иначе, чем наши предки.

По словам Дийкстры, ее исследование было сосредоточено не на вере в реальность изображения, а на «ощущении» реальности. Авторы предполагают, что, поскольку проецируемые изображения, видео и другие представления реальности стали обычным явлением в 21 веке, наш мозг, возможно, научился оценивать реальность немного иначе, чем люди всего столетие назад.

Хотя участники этого эксперимента «не ожидали увидеть что-то, это все же более ожидаемо, чем если бы вы были в 1910 году и никогда в жизни не видели проектора», — сказал Дийкстра. Таким образом, порог реальности сегодня, вероятно, намного ниже, чем в прошлом, поэтому может потребоваться гораздо более яркое воображаемое изображение, чтобы пересечь порог и сбить с толку мозг.

Основа для галлюцинаций

Полученные данные поднимают вопросы о том, может ли этот механизм иметь отношение к широкому кругу условий, в которых стирается различие между воображением и восприятием. Дейкстра предполагает, например, что, когда люди начинают погружаться в сон и реальность начинает смешиваться с миром грез, их порог реальности может опускаться. По словам Дейкстры, в таких состояниях, как шизофрения, когда происходит «общее нарушение реальности», может возникнуть проблема с калибровкой.

«При психозе может быть либо так, что их образы настолько хороши, что они просто достигают этого порога, либо их порог отключен», — сказал он. Каролина Лемперт, доцент кафедры психологии Университета Адельфи, не участвовавший в исследовании. Некоторые исследования показали, что у людей, страдающих галлюцинациями, наблюдается своего рода сенсорная гиперактивность. что предполагает что сигнал изображения увеличивается. Но необходимы дополнительные исследования, чтобы установить механизм возникновения галлюцинаций, добавила она. «В конце концов, у большинства людей, которые видят яркие образы, нет галлюцинаций».

Нанай считает, что было бы интересно изучить порог реальности у людей с гиперфантазией, чрезвычайно ярким воображением, которое они часто путают с реальностью. Точно так же бывают ситуации, когда люди страдают от очень сильных воображаемых переживаний, которые, как им известно, не являются реальными, например, при галлюцинациях под действием наркотиков или в осознанных сновидениях. По словам Дейкстры, в таких состояниях, как посттравматическое стрессовое расстройство, люди часто «начинают видеть то, чего не хотели», и это кажется более реальным, чем должно быть.

Некоторые из этих проблем могут быть связаны со сбоями в механизмах мозга, которые обычно помогают проводить эти различия. Дийкстра считает, что было бы полезно взглянуть на пороги реальности людей, страдающих афантазией, неспособностью сознательно представлять мысленные образы.

Механизмы, с помощью которых мозг отличает реальное от воображаемого, также могут быть связаны с тем, как он различает реальные и поддельные (неподлинные) изображения. По словам Лемперта, в мире, где симуляции становятся все ближе к реальности, отличить настоящие изображения от поддельных становится все труднее. «Я думаю, что, возможно, это более важный вопрос, чем когда-либо».

Дейкстра и ее команда сейчас работают над адаптацией своего эксперимента для работы со сканером мозга. «Теперь, когда изоляция закончилась, я хочу снова взглянуть на мозг», — сказала она.

В конце концов она надеется выяснить, могут ли они манипулировать этой системой, чтобы сделать воображение более реальным. Например, виртуальная реальность и нейронные имплантаты в настоящее время исследуются для лечения, например, чтобы помочь слепым людям снова видеть. По ее словам, способность сделать опыт более или менее реальным может быть очень важна для таких приложений.

В этом нет ничего необычного, учитывая, что реальность — это конструкция мозга.

«Под нашим черепом все выдумано», — сказал Макли. «Мы полностью создаем мир, в его богатстве и деталях, цвете, звуке, содержании и волнении. … Он создается нашими нейронами».

Это означает, что реальность одного человека будет отличаться от реальности другого человека, сказал Дийкстра: «Граница между воображением и реальностью не так уж и прочна».