Неизображаемое воображение: как нейробиология обнажает тайны aphantasia

Нейробиологи выявили декодируемые сигналы изображений в мозгах людей с аphantasia
Новое исследование мозговой активности, опубликованное в журнале Current Biology, раскрыло удивительную нейронную активность у людей с аphantasia — состояния, при котором люди сообщают о неспособности формировать мысленные образы. Хотя они описывают полное отсутствие визуальных образов, их мозги все же показывают паттерны активности в ранней зрительной коре, когда они пытаются представить визуальные стимулы. Однако эта активность отличается от того, что наблюдается у людей, которые могут переживать яркие мысленные образы, что предлагает понимание того, как сознание может быть связано с сенсорными представлениями в мозге.

Aphantasia — это относительно недавно определённое состояние, при котором люди не могут создавать мысленные образы добровольно. Хотя люди с aphantasia могут описывать объекты и сцены словами или концепциями, они сообщают об отсутствии визуальных "картинок" в своем уме. Поскольку многое из известного о мысленной образности исходит от людей, способных генерировать яркие образы, исследователи хотели узнать, что происходит в мозге, когда кто-то с aphantasia пытается визуализировать что-то. Они вовлекают те же области мозга или же есть более глубокие различия в том, как их мозги представляют воображаемую информацию?

Чтобы ответить на эти вопросы, исследовательская группа сравнила людей с aphantasia с людьми с типичной визуальной образностью, используя функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ). Цель состояла в том, чтобы изучить, как обе группы активировали ранние зрительные области мозга — особенно первичную зрительную кору — во время попыток визуализировать простые стимулы. Исследователи сосредоточились на том, может ли мозг все еще представлять специфическое содержание у людей, лишенных субъективного визуального опыта.

В исследовании участвовал 14 человек с подтверждённой aphantasia и 18 контрольных участников с типичной образностью. Все они были правшами и имели нормальное или исправленное зрение. Участники завершили анкету Vividness of Visual Imagery Questionnaire, чтобы оценить свою субъективную образность, и их способность к образности была дополнительно подтверждена с помощью объективной задачи, называемой парадигмой бинокулярного соперничества. Этот метод измеряет, как воображение визуального паттерна влияет на то, что люди воспринимают вскоре после этого. Как и ожидалось, у людей с aphantasia были крайне низкие оценки на анкете образности и они показали мало или совсем не было сенсорного смещения в задаче бинокулярного соперничества, подтверждая, что им не хватает типичного опыта образности.

В основном эксперименте исследователи использовали фМРТ для измерения активности мозга, пока участники либо смотрели, либо пытались представить простые визуальные паттерны — в частности, цветные патчи Габора — в определённых местах на экране. Каждый участник выполнил несколько типов сканирования: генерация образов, пассивный просмотр, ретинотопическая картография для определения зрительных областей и локализация области интереса для определения тех частей мозга, которые участвуют в обработке стимулов. Во время задания на визуализацию участники получали визуальный сигнал, указывающий, какой паттерн представить и где его разместить в зрительном поле. После каждой попытки они оценивали, насколько яркими были их образы.

Хотя люди с aphantasia давали крайне низкие оценки яркости — в среднем около 1 по шкале от 1 до 4 — их мозговая активность рассказала более сложную историю. В обеих группах сигналы фМРТ из ранних зрительных областей можно было использовать для декодирования того, какой вид паттерна человек пытался представить. Другими словами, мозг все еще кодировал конкретную информацию о содержании образа — даже при отсутствии субъективного опыта.

Но были явные различия в том, как эта информация представлялась. У людей с типичной образностью активность в зрительной коре показывала ожидаемые паттерны: более сильные реакции в полушарии, противоположном той стороне зрительного поля, где образ был воображаем. Напротив, люди с aphantasia показали обратное: более сильные реакции в полушарии одной и той же стороны (ипсилатеральное), вместо противоположного (контралатерального). Это свидетельствует о другой функциональной организации визуальной активности во время попыток визуализации.

Хотя содержание образа можно было декодировать в обеих группах, только в контрольной группе паттерны мозговой активности совпадали между воображением и реальным восприятием. В контрольной группе алгоритмы, обученные на данных мозга, связанных с образом, могли точно идентифицировать визуальные стимулы, увиденные во время пассивного просмотра — и наоборот. Этот вид перекрестного декодирования не удался в группе с aphantasia. Их зрительная кора действительно кодировала информацию о попытках воображения, но эти паттерны не совпадали с теми, которые генерировались во время реального визуального восприятия.

Это несоответствие может объяснить, почему люди с aphantasia не испытывают визуальной образности, несмотря на то, что их мозги создают структурированные представления во время задач по визуализации. По мнению исследователей, результаты указывают на различие не только в силе визуальных сигналов, но и в их формате. Активность в зрительной коре людей с aphantasia, похоже, "менее сенсорна", что означает, что ей может недоставать специфических качеств, которые дают возможность сознательному визуальному опыту.

Исследователи также изучили более широкие сети мозга. Во время попыток визуализации люди с aphantasia показали более сильную активность в регионах мозга, связанных с языком и аудиальной обработкой, таких как верхние височные доли. У них также были более слабые функциональные соединения между этими регионами и зрительными областями. Это может указывать на то, что когда люди с aphantasia пытаются визуализировать, они могут больше полагаться на вербальные или концептуальные стратегии, чем на создание ярких внутренних образов.

Чтобы проверить, могут ли различия в внимании или усилиях объяснить результаты, исследователи провели последующее исследование с участниками контрольной группы. Эти люди были попросены представить либо четкую, либо нечеткую версию одних и тех же визуальных паттернов. Их оценка уровней усилий и активности мозга была аналогичной в обеих условиях, что предполагает, что различия в субъективной четкости не обязательно отражают различия в когнитивных усилиях. Это делает менее вероятным, что паттерны, наблюдаемые в aphantasia, просто связаны с меньшей мотивацией или вовлечённостью в задачу.

Хотя результаты проливают новый свет на нейронную основу aphantasia, авторы отмечают несколько ограничений. Размер выборки был относительно мал, особенно учитывая редкость aphantasia, и большинство участников обеих групп были женщинами. Кроме того, хотя исследование сосредоточилось на низкоуровневых визуальных чертах, оно не исследовало, сохранятся ли аналогичные результаты для более сложных изображений, таких как лица или сцены. Отсутствие отслеживания глаз во время сканирования означает, что исследователи не смогли полностью исключить влияние тонких движений глаз на нейронные сигналы.

Тем не менее результаты всё равно предоставляют доказательства того, что люди с aphantasia могут генерировать структурированную, специфическую для содержания активность в зрительной коре, даже если у них отсутствует сознственный образ. Эта диссоциация между активностью мозга и опытом бросает вызов давним предположениям о том, что активность в ранних зрительных областях напрямую связана с визуальным восприятием. Вместо этого это предполагает, что не все нейронные представления созданы равными — некоторые могут содержать достаточно сенсорной информации, чтобы генерировать сознательные образы, в то время как другие могут этого не делать.

Исследование открывает новые пути для понимания нейронной основы мысленной образности и визуального сознания. Будущие исследования могут исследовать, какие виды информации кодируются в мозгу во время попыток визуализации при aphantasia и могут ли различные обратные связи в мозге объяснить изменённые представления.