Οι νευρικές αναπαραστάσεις της αντίληψης μίας εικόνας και της ανάμνησής της είναι σχεδόν ίδιες. Νέα έρευνα δείχνει το πώς και το γιατί διαφέρουν.
Η αναθύμηση και η αντίληψη φαίνονται σαν δύο εντελώς ξεχωριστές εμπειρίες, και οι νευροεπιστήμονες πίστευαν παλιότερα ότι ο εγκέφαλος τις παράγει διαφορετικά. Την δεκαετία του 1990, όμως, μελέτες νευροαπεικόνισης αποκάλυψαν ότι μέρη του εγκεφάλου τα οποία θεωρούνταν ενεργά μόνο κατά την αισθητηριακή αντίληψη είναι επίσης ενεργά και κατά την ανάκληση αναμνήσεων.
«Άρχισε να εγείρεται το ερώτημα εάν τελικά μια μνημονική αναπαράσταση είναι διαφορετική από μια αντιληπτική», δηλώνει ο Sam Ling, αναπληρωτής καθηγητής νευροεπιστήμης και διευθυντής του “Visual Neuroscience Lab” στο “Boston University”. θα μπορούσε άραγε, η ανάμνηση ενός όμορφου σημείου σε ένα δάσος, για παράδειγμα, να αποτελεί απλώς μια αναδημιουργία της νευρωνικής δραστηριότητας που μας είχε επιτρέψει να το δούμε;
«Η συζήτηση πήγε από το “αν υφίσταται κάποια εμπλοκή των αισθητηριακών φλοιών” στο να λέμε “Μισό λεπτό, υπάρχει διαφορά τελικά;” λέει ο Christopher Baker, ερευνητής στο “National Institute of Mental Health”. «Από την μία μεριά, πήγαμε στην άλλη.»
Ακόμα κι αν υπάρχει έντονη νευρολογική ομοιότητα μεταξύ μνημών και εμπειριών, γνωρίζουμε ότι αυτές δεν μπορεί να είναι ακριβώς ίδιες. «Οι άνθρωποι δεν τις μπερδεύουν», λέει η Serra Favila, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο “Columbia University” και επικεφαλής συγγραφέας της πρόσφατης μελέτης που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό “Nature Communications”. Η ίδια και η ομάδα της έχουν εντοπίσει τουλάχιστον έναν από τους τρόπους με τους οποίους η μνήμη και η αντίληψη μίας εικόνας, σε νευρολογικό επίπεδο, δομούνται διαφορετικά.
Θολές κηλίδες
Όταν κοιτάζουμε γύρω μας, οι οπτικές πληροφορίες ρέουν μέσω των φωτοϋποδοχέων του αμφιβληστροειδούς προς τον οπτικό φλοιό, όπου λαμβάνει χώρα η διαδοχική επεξεργασία τους από διαφορετικές ομάδες νευρώνων. Κάθε ομάδα προσθέτει νέα επίπεδα πολυπλοκότητας στην εικόνα: Απλές κουκκίδες φωτός μετατρέπονται σε γραμμές και άκρα, μετά σε περιγράμματα, μετά σε σχήματα και τελικά σε ολοκληρωμένες εικόνες αυτού που παρατηρούμε.
Σε αυτή τη νέα μελέτη, οι ερευνητές εστίασαν σε ένα ιδιαίτερα σημαντικό χαρακτηριστικό της οπτικής επεξεργασίας στις πρώτες ομάδες νευρώνων: το που βρίσκονται τα πράγματα μέσα στον χώρο. Τα εικονοστοιχεία και τα περιγράμματα που συνθέτουν μια εικόνα πρέπει να βρίσκονται στις σωστές θέσεις, διαφορετικά ο εγκέφαλος θα δημιουργήσει μια μπερδεμένη, μη αναγνωρίσιμη εικόνα αυτού που κοιτάζουμε.
Οι ερευνητές εκπαίδευσαν όσους συμμετείχαν στην έρευνα ώστε να απομνημονεύουν τις θέσεις τεσσάρων διαφορετικών μοτίβων επάνω σε έναν πίνακα. Το κάθε μοτίβο βρισκόταν σε συγκεκριμένη θέση στον πίνακα και σχετιζόταν με ένα χρώμα στο κέντρο αυτού. Διενεργήθηκαν έλεγχοι, ώστε να επιβεβαιωθεί ότι ο κάθε συμμετέχων είχε απομνημονεύσει σωστά αυτές τις πληροφορίες· πως αν δει, για παράδειγμα, μία πράσινη κουκκίδα, τότε γνωρίζει πως το μοτίβο σε σχήμα αστεριού βίσκεται στην αριστερή θέση. Στη συνέχεια, οι ερευνητές κατέγραψαν την δραστηριότητα του εγκεφάλου των συμμετεχόντων όταν οι τελευταίοι αντιλαμβάνονταν και θυμούνταν τις θέσεις των μοτίβων.
Οι εγκεφαλικές σαρώσεις επέτρεψαν στους ερευνητές να χαρτογραφήσουν το πώς καταγράφουν οι νευρώνες πού βρίσκεται κάτι, καθώς και το πώς το θυμούνται αργότερα. Κάθε νευρώνας διαχειρίζεται ένα σημείο του χώρου, ή ένα “δεκτικό πεδίο, στην έκταση της όρασής μας, όπως π.χ. η κάτω αριστερή γωνία. Ένας νευρώνας «θα πυροδοτήσει μόνο όταν βάλουμε κάτι σε αυτό το μικρό σημείο», εξηγεί η Favila. Οι νευρώνες που εστιάζουν σε ένα συγκεκριμένο σημείο στον χώρο τείνουν να συγκεντρώνονται μαζί, καθιστώντας εύκολο τον εντοπισμό της δραστηριότητάς τους κατά τις εγκεφαλικές σαρώσεις.
Προηγούμενες έρευνες σχετικά με την οπτική αντίληψη έδειξαν ότι οι νευρώνες στα πρώιμα, χαμηλότερα επίπεδα επεξεργασίας έχουν μικρά δεκτικά πεδία και ότι οι νευρώνες σε μεταγενέστερα, υψηλότερα επίπεδα έχουν μεγαλύτερα. Κάτι που είναι λογικό, καθώς οι νευρώνες υψηλότερης βαθμίδας συγκεντρώνουν σήματα από πολλούς νευρώνες χαμηλότερης βαθμίδας, αντλώντας πληροφορίες από ένα ευρύτερο τμήμα του οπτικού πεδίου. Μεγαλύτερο δεκτικό πεδίο, όμως, σημαίνει χαμηλότερη χωρική ακρίβεια· κάτι σα να προσπαθούμε να σημειώσουμε μία πόλη σε έναν χάρτη αφήνοντας πάνω σε αυτόν μία τεράστια κηλίδα από μελάνι. Στην πραγματικότητα, η οπτική επεξεργασία κατά την αντίληψη αφορά μικρές, ευκρινείς κουκκίδες οι οποίες εξελίσσονται σε μεγαλύτερες, πιο θολές, αλλά πιο ουσιαστικές κηλίδες.
Όμως, όταν η Favila και οι συνάδελφοί της εξέτασαν το πώς αναπαριστώνται στις διάφορες περιοχές του οπτικού φλοιού οι αντιλήψεις και οι μνήμες, ανακάλυψαν σημαντικές διαφορές.
Κατά την ανάκληση των εικόνων από τους συμμετέχοντες, τα δεκτικά πεδία του υψηλότερου επίπεδου οπτικής επεξεργασίας παρουσίαζαν το ίδιο μέγεθος που είχαν και κατά την διαδικασία της αντίληψης. Όμως, τα δεκτικά πεδία παρέμειναν σε αυτό το μέγεθος και σε όλα τα υπόλοιπα επίπεδα. Η μνημονική εικόνα παρέμενε μια μεγάλη, θολή σταγόνα, σε κάθε στάδιο.
Αυτό υποδηλώνει πως κατά την αποθήκευση της εικόνας, διατηρήθηκε μόνο η υψηλότερου επιπέδου αναπαράστασή της. Όταν αναβιώθηκε η ανάμνηση, ενεργοποιήθηκαν όλες οι περιοχές του οπτικού φλοιού· η δραστηριότητά τους, όμως, βασίστηκε στη λιγότερο ακριβή version, ως δεδομένο εισόδου.
Έτσι, αναλόγως του εάν οι πληροφορίες προέρχονται από τον αμφιβληστροειδή ή από οπουδήποτε αποθηκεύονται οι μνήμες, ο εγκέφαλος τις διαχειρίζεται και επεξεργάζεται πολύ διαφορετικά. Κάποια από την ακρίβεια της αρχικής αντίληψης χάνεται στο δρόμο προς την μνήμη και «δεν μπορείς να την ανακτήσεις μαγικά», λέει η Favila.
Γνώρισμα ή σφάλμα;
Γιατί, όμως, οι αναμνήσεις ανακαλούνται με αυτόν τον “πιο θολό” τρόπο; Για να το ανακαλύψουν, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα μοντέλο του οπτικού φλοιού με διαφορετικά επίπεδα νευρώνων, στα οποία αντιστοιχούν δεκτικά πεδία αυξανόμενου μεγέθους. Στη συνέχεια προσομοίωσαν μία ανάκληση μνήμης, στέλνοντας ένα σήμα μέσω των επιπέδων με αντίστροφη σειρά. Η χωρική θολότητα που εμφανίζεται στο επίπεδο με το μεγαλύτερο δεκτικό πεδίο παρέμεινε -όπως και στις σαρώσεις εγκεφάλου- σε όλα τα υπόλοιπα. Κατά την Favila αυτό υποδηλώνει ότι αυτός ο τρόπος σχηματισμού, της εικόνας που ανακαλούμε, οφείλεται στην ιεραρχική φύση του οπτικού συστήματος.
Μια θεωρία σχετικά με το γιατί το οπτικό σύστημα είναι διατεταγμένο ιεραρχικά, είναι πως αυτό βοηθά στην αναγνώριση αντικειμένων. Εάν τα δεκτικά πεδία ήταν μικροσκοπικά, ο εγκέφαλος θα χρειαζόταν να ενσωματώσει περισσότερες πληροφορίες για να κατανοήσει αυτό που έχει μπροστά του. Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να μας δυσκολέψει να αναγνωρίσουμε κάτι μεγάλο όπως ο Πύργος του Άιφελ. Η «θολότερη» εικόνα μνήμης ίσως είναι η «συνέπεια της ύπαρξης ενός συστήματος που έχει βελτιστοποιηθεί για λειτουργίες όπως η αναγνώριση αντικειμένων», εξηγεί η Favila.
Δεν είναι ξεκάθαρο «αν αποτελεί γνώρισμα ή σφάλμα», δηλώνει ο Thomas Naselaris, αναπληρωτής καθηγητής στο “University of Minnesota”. Ο ίδιος δεν συμμετείχε σε αυτή τη έρευνα, όμως σε μια μελέτη του 2020 κατέληξε σε ένα παρόμοιο συμπέρασμα· ότι στον εγκέφαλο, η αντίληψη και η μνήμη φαίνονται πολύ διαφορετικές. Συμφωνεί με την ιδέα ότι η διαφορά αυτή προσφέρει πλεονέκτημα, βοηθώντας ίσως στον διαχωρισμό της αντίληψης από την αναθύμηση. «Ένα άτομο του οποίου η διανοητική εικόνα θα διέθετε όλες τις λεπτομέρειες και την ακρίβεια της πραγματικής σκηνής, θα μπορούσε να μπερδευτεί εύκολα», εξηγεί.
Η θολότητα βοηθά, επίσης, στην αποφυγή αποθήκευσης περιττών πληροφοριών. Ίσως το σημαντικό δεν είναι να θυμόμαστε πού βρίσκεται το κάθε pixel στο οπτικό πεδίο, αλλά ότι τα pixel ανήκουν σε ένα μέλος της οικογένειας ή σε έναν φίλο, λέει η Favila.
«Αυτό δεν σημαίνει πως το οπτικό σύστημα να είναι ανίκανο να παράξει εξαιρετικά λεπτομερείς, ζωντανές και ακριβείς εικόνες», λέει ο Naselaris. Έχουν αναφερθεί ιδιαίτερα ζωντανές οπτικές εικόνες, για παράδειγμα, στην «υπναγωγική» κατάσταση μεταξύ ύπνου και ξύπνιου. Ο εγκέφαλος «απλώς τείνει να μην το κάνει όσο είμαστε ξύπνιοι.»
Η Favila και η ομάδα της σκοπεύουν να διερευνήσουν εάν παρόμοιες επεξεργασίες λαμβάνουν χώρα και σε άλλες πτυχές της οπτικής μνήμης, όπως στα σχήματα ή τα χρώματα. Θέλουν να εξετάσουν το πώς αυτές οι διαφορές μεταξύ αντίληψης και ανάμνησης, καθοδηγούν την ανθρώπινη συμπεριφορά.
Η αντίληψη και η μνήμη «είναι διαφορετικές. Η εμπειρία μας από αυτές είναι διαφορετική και το να εντοπίσουμε με ακρίβεια τους τρόπους με τους οποίους διαφέρουν θα είναι σημαντικό για να κατανοήσουμε πώς εκφράζεται η μνήμη», δηλώνει η Favila.
Παραπομπές: Perception and memory have distinct spatial tuning properties in human visual cortex
Πηγή: https://www.wired.com/