Εγκέφαλος: Γιατί η αντίληψή μας μπορεί να αλλάζει έως και 15 φορές το δευτερόλεπτο

Ο εγκέφαλος μπορεί να εναλλάσσει με εξαιρετικά γρήγορο ρυθμό την επεξεργασία διαφορετικών οπτικών ερεθισμάτων, ακόμη και όταν μόνο ένα από αυτά κυριαρχεί στη συνειδητή αντίληψή μας, σύμφωνα με νέα επιστημονική μελέτη.

Η έρευνα, που πραγματοποιήθηκε από νευροεπιστήμονες με επικεφαλής τους Janis Hesse και Doris Tsao από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ, έδειξε ότι η νευρωνική δραστηριότητα μπορεί να εναλλάσσεται ανάμεσα σε δύο διαφορετικές εικόνες με συχνότητα περίπου 15 φορές το δευτερόλεπτο.

Το εύρημα φωτίζει έναν από τους μεγαλύτερους γρίφους της νευροεπιστήμης: πώς ο εγκέφαλος επιλέγει ποιες πληροφορίες θα γίνουν συνειδητά αντιληπτές και ποιες θα παραμείνουν έξω από το επίκεντρο της προσοχής μας.

Καθημερινά, ο εγκέφαλος δέχεται έναν τεράστιο όγκο αισθητηριακών πληροφοριών. Δεν έχουν, ωστόσο, όλες την ίδια βαρύτητα για τη συνειδητή εμπειρία μας.

Ορισμένα ερεθίσματα τραβούν την προσοχή μας, ενώ άλλα συνεχίζουν να προσλαμβάνονται από τις αισθήσεις χωρίς να τα αντιλαμβανόμαστε συνειδητά.

Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η μύτη μας, η οποία βρίσκεται διαρκώς μέσα στο οπτικό μας πεδίο, αλλά συνήθως δεν γίνεται αντιληπτή ως μέρος της εικόνας που βλέπουμε. Ο εγκέφαλος έχει μάθει να αγνοεί αυτή τη σταθερή πληροφορία, επιτρέποντάς μας να επικεντρωνόμαστε σε όσα συμβαίνουν γύρω μας.

Το πείραμα με τις δύο εικόνες

Για να εξετάσουν πώς λειτουργεί αυτή η διαδικασία, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν την τεχνική της «καταστολής διόφθαλμης λάμψης» (binocular flash suppression), η οποία επιτρέπει τη μελέτη του τρόπου με τον οποίο μία εικόνα επικρατεί έναντι μιας άλλης στην οπτική αντίληψη.

Στα πειράματα συμμετείχαν δύο μακάκοι, στους οποίους παρουσιάστηκαν διαφορετικές εικόνες σε κάθε μάτι, μέσω ειδικών γυαλιών. Αρχικά, προβαλλόταν ένα πρόσωπο στο ένα μάτι και στη συνέχεια εμφανιζόταν απότομα ένα δεύτερο πρόσωπο στο άλλο, ενώ η πρώτη εικόνα συνέχιζε να τρεμοπαίζει.

Υπό αυτές τις συνθήκες, η δεύτερη εικόνα τείνει να κυριαρχεί στη συνειδητή αντίληψη, ενώ η πρώτη περνά σε δεύτερο πλάνο. Αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι ο εγκέφαλος σταματά να επεξεργάζεται το αρχικό ερέθισμα.

Επειδή τα ζώα δεν μπορούσαν να περιγράψουν τι αντιλαμβάνονταν συνειδητά, οι ερευνητές πραγματοποίησαν αντίστοιχα πειράματα και σε ανθρώπους, επιβεβαιώνοντας ότι η δεύτερη εικόνα κυριαρχούσε στην αντίληψή τους.

Στη συνέχεια, κατέγραψαν την ηλεκτρική δραστηριότητα εκατοντάδων νευρώνων σε περιοχές του εγκεφάλου που σχετίζονται με την επεξεργασία οπτικών πληροφοριών και την αναγνώριση προσώπων.

Η εναλλαγή που καταγράφηκε 15 φορές το δευτερόλεπτο

Οι καταγραφές αποκάλυψαν δύο διαφορετικά μοτίβα νευρωνικής δραστηριότητας, καθένα από τα οποία συνδεόταν με ένα από τα δύο πρόσωπα.

Παρότι η δεύτερη εικόνα επικρατούσε στη συνειδητή αντίληψη, οι νευρώνες δεν ανταποκρίνονταν αποκλειστικά σε αυτήν.

Αντίθετα, η δραστηριότητά τους παρουσίαζε γρήγορες εναλλαγές ανάμεσα στις δύο εικόνες, με συχνότητα περίπου 15 φορές το δευτερόλεπτο.

Με άλλα λόγια, το πρόσωπο που δεν βρισκόταν στο επίκεντρο της συνειδητής αντίληψης εξακολουθούσε να συνδέεται με τη δραστηριότητα των νευρώνων. Η καταστολή μιας εικόνας από τη συνειδητή εμπειρία δεν σήμαινε ότι η επεξεργασία της είχε εξαφανιστεί πλήρως.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν, επίσης, ότι όταν η νευρωνική δραστηριότητα συνδεόταν με την αντίληψη ενός συγκεκριμένου προσώπου, η ανταπόκριση στα χαρακτηριστικά του ήταν εντονότερη σε σχέση με εκείνη για το πρόσωπο που είχε κατασταλεί.

Το στοιχείο αυτό υποδηλώνει ότι ο εγκέφαλος μπορεί να διατηρεί διακριτές αναπαραστάσεις διαφορετικών οπτικών πληροφοριών, ακόμη και όταν μόνο μία από αυτές κυριαρχεί στη συνειδητή εμπειρία.

Τι σημαίνει αυτό για την ανθρώπινη συνείδηση

Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι η συνειδητή αντίληψη ενδέχεται να εξαρτάται όχι μόνο από τις περιοχές του εγκεφάλου που ενεργοποιούνται, αλλά και από τον τρόπο με τον οποίο μεταβάλλεται η δραστηριότητά τους στον χρόνο.

Ο εγκέφαλος φαίνεται να επεξεργάζεται περισσότερες πληροφορίες από όσες τελικά φτάνουν στη συνείδησή μας.

Η συνειδητή εμπειρία δεν αποτελεί απαραίτητα μια πλήρη καταγραφή όλων των ερεθισμάτων που δεχόμαστε, αλλά το αποτέλεσμα μιας διαδικασίας επιλογής και οργάνωσης των πληροφοριών.

Αυτό θα μπορούσε να εξηγεί, σε κάποιο βαθμό, πώς καταφέρνουμε να εστιάζουμε σε μια δραστηριότητα, όπως η ανάγνωση ενός κειμένου, ενώ παράλληλα το οπτικό μας σύστημα συνεχίζει να επεξεργάζεται στοιχεία του περιβάλλοντος που δεν προσέχουμε συνειδητά.

Ωστόσο, η συχνότητα των 15 εναλλαγών ανά δευτερόλεπτο αφορά τη νευρωνική δραστηριότητα που καταγράφηκε στο συγκεκριμένο πείραμα.

Δεν αποδεικνύει ότι η συνείδησή μας μεταπηδά κυριολεκτικά ανάμεσα σε διαφορετικές πραγματικότητες με αυτόν τον ρυθμό.

Οι περιορισμοί της μελέτης

Παρά τη σημασία των αποτελεσμάτων, η έρευνα έχει περιορισμούς. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε δύο μόνο μακάκους, ενώ οι επιστήμονες δεν μπορούσαν να εξακριβώσουν άμεσα ποια εικόνα αντιλαμβάνονταν συνειδητά τα ζώα. Για την ερμηνεία των ευρημάτων αξιοποιήθηκαν και τα αντίστοιχα πειράματα σε ανθρώπους.

Επιπλέον, οι καταγραφές επικεντρώθηκαν σε συγκεκριμένες εγκεφαλικές περιοχές που σχετίζονται με την οπτική επεξεργασία και την αναγνώριση προσώπων.

Επομένως, δεν αποτυπώνουν το σύνολο των νευρωνικών δικτύων που ενδέχεται να συμμετέχουν στη δημιουργία της συνειδητής εμπειρίας.

Η μελέτη δεν δίνει οριστική απάντηση στο πώς ο εγκέφαλος αποφασίζει τι θα αντιληφθούμε συνειδητά. Προσφέρει, όμως, νέα στοιχεία για το πώς συνυπάρχουν η επεξεργασία των οπτικών ερεθισμάτων και η επιλεκτική προσοχή.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε ως προδημοσίευση στην πλατφόρμα bioRxiv και δεν έχει ακόμη αξιολογηθεί από ανεξάρτητους επιστήμονες στο πλαίσιο της διαδικασίας αξιολόγησης από ομοτίμους (peer review).