У зрячих и слепых людей в восприятии формы предметов участвуют одни и те же области мозга

Нейробиологи из Италии изучили работу отделов мозга, отвечающих за распознавание формы и функций предметов. С помощью фМРТ ученые наблюдали за активностью головного мозга зрячих и незрячих людей. Перед испытуемыми поочередно ставили две задачи: определить форму называемых предметов, а затем их функцию. Это делалось с целью определить, связаны ли друг с другом перцептивное и концептуальное представление, а также центры головного мозга, отвечающие за их обработку. Когда испытуемые, как зрячие, так и незрячие, представляли форму объектов, у них активировалась одна и та же зона головного мозга — нижнелатеральная затылочно-височная кора (ILOTC). Помимо этого наблюдалась активность в центрах, связанных с захватом объекта и тактильной обработкой. В ситуациях, когда испытуемым требовалось определить, в какой сфере используется объект (так называемое концептуальное представление), у них активировались центры, отвечающие за обработку речи.

Исследование проводили на трех группах добровольцев: одна группа состояла из 16 людей, потерявших зрение в раннем возрасте и не имевших визуальной памяти. Вторая группа состояла из зрячих мужчин и женщин, соответствующих по полу и возрасту участникам из первой группы. Для расширения статистики была введена еще одна группа зрячих испытуемых из 16 человек. Чтобы все участники получали одинаковые стимулы во время испытания, всем завязывали глаза и выключали свет в комнате проведения фМРТ.

Для проведения исследования выбрали 21 слово, обозначающее созданные человеком предметы (например, «одеяло», «ложка», «тарелка» и другие), и записали аудиофайлы с произношением этих слов. В первом эксперименте испытуемым нужно было определить, какой формы обычно бывает названный предмет: удлиненной, угловатой, полой, круглой или дискообразной. Названия разных форм последовательно проигрывались после каждого названного предмета, и испытуемому нужно было нажимать на кнопки указательным или средним пальцем, в зависимости от того, соответствует названный предмет этой форме или нет. В этом эксперименте у зрячих и незрячих людей одинаково активировалась область ILOTC, которую связывают с распознаванием формы предметов. Также наблюдалась активность отделов мозга, отвечающих за тактильную информацию.

Во втором эксперименте испытуемые сопоставляли те же предметы с их функциями: используются они для еды, сна, письма, освещения или покупок. Задача на определение функций предметов вызывала у всех испытуемых активацию преимущественно в левосторонних областях мозга, связанных с обработкой речевой информации. Интересно, что у незрячих людей при выполнении этой задачи активировался участок в теменно-затылочной коре, связанный с обработкой зрительной информации, а у зрячих людей этот же участок активировался при определении формы предмета. Вероятно, у слепых людей этот отдел мозга берет на себя роль, аналогичную той, которую играют речевые центры при определении функции предмета.

Относительная активность различных участков мозга испытуемых в ходе выполнения заданий: A) у всех участников; B) у участников, потерявших зрение в раннем возрасте; С) у зрячих участников. Красно-желтый спектр соответствует более интенсивной активации участка при восприятии формы, синий — при представлении функции объекта.
Credit:
PLOS Biology (2023). DOI: 10.1371/journal.pbio.3001930 | CC BY

Подобная реорганизация происходит в вентральной и латеральной частях затылочной коры: у зрячих людей эти области отвечают за зрительное восприятие формы, но при выполнении задач они активировались и у людей, потерявших зрение.

Для оценки формы предмета испытуемым требовалось времени примерно на 130–200 мс больше, чем для определения функций, а задача с определением формы предмета оказалась для незрячих немного сложнее, чем определение функций. Это может объясняться недостатком визуального опыта, необходимого для представления формы объектов.

Исследование демонстрирует, что при определении формы предмета задействуются как правое, так и левое полушарие, причем независимо от того, с помощью каких анализаторов была получена эта информация. Для определения функции предметов активируется преимущественно центры, отвечающие за речь, расположенные в левом полушарии. Важным аспектом исследования являются данные о перераспределении функций отделов мозга у незрячих людей.

Биоинженерная роговица из свиного коллагена восстановила зрение слепым людям