大脑如何合并的感觉吗

利用所有的感官信息构建一个健壮的和丰富的表现是至关重要的我们的环境。鉴于多种感觉的信息不断轰击我们的财富,然而,我们的大脑是如何知道哪些信号混合在一起,因此需要结合吗?和它是如何整合这些相关信号?卓越科学家从集群感知交互技术比勒费尔德大学(CITEC)和马克斯·普朗克生物控制论研究所提出了一个计算模型来解释人类的多种感觉的集成利用一个惊人的简单的处理单元。这项研究,由伯恩斯坦计算神经科学研究中心的资助,发表在最新一期的自然通讯。

突然爆炸,开裂的声音和闪烁的灯光。在一个眨眼,你意识到声音和灯光属于彼此,你往下看,看到鞭炮在人行道上。人类的大脑非常有效地处理多种感觉的信息。然而,我们仍然不知道如何解决的看似简单的任务决定是否声音和光属于彼此。“弄清楚感官之间的对应关系绝不是一个微不足道的问题”凯撒麻省理工博士说工作CITEC认知神经科学的研究小组。麻省理工,也活跃在大研究所生物控制论,是这项新研究的主要作者,他写道教授马克·恩斯特博士一起,通过2016年3月比勒费尔德大学进行研究。“尽管来自相同的物理事件,视觉和听觉信息处理在很大程度上独立的神经通路,然而,没有明显的努力,我们一起可以马上分辨信号所属。这样一个任务将是具有挑战性的,即使是最先进的机器人。”

理解人类视觉和听觉信息,结合志愿者同意par-ticipate知觉实验中观察到的随机序列的点击和闪光。每个序列之后,他们必须报告是否声音和光线感知be-longed一起,哪些信号出现。统计分析显示,人类系统的反应(即由相似之处。的时间序列相关性)点击和闪光。“这是一个非常重要的发现,”3月恩斯特教授说,“不仅仅是因为它表明大脑使用声音和光线的时间相关检测他们是否身体相关,也因为它打开一个更有趣的问题:感官的大脑检测相关性如何?”

要回答这个问题,麻省理工和恩斯特使用计算模型和计算机模拟,并确定一个基本的神经机制,可以复制人类的感知。这种机制称为多重相关性检测器——监控的感官和寻找相似(相关性)视觉和听觉信号:如果刺激也有类似的时间结构,大脑认为他们属于彼此,整合了刺激。值得一提的是,这种机制非常类似于昆虫的大脑运动探测器发现。

“这是令人兴奋的,因为它表明大脑系统利用通用的处理策略,可以实现跨不同域的感知信号之间的相关性是一个关键的特性,如视觉运动知觉,用双目三维感知差异,双耳听力,现在多种感觉的处理。此外,这种相关性机制可以在不同的动物物种,从昆虫到脊椎动物,包括人类,”马克·恩斯特教授说,他刚刚在乌尔姆大学接受了一个新职位。为了进一步检验该模型的普遍性,麻省理工和恩斯特跑更多的计算机模拟,他们使用多重相关性检测器模型复制几个以前在时间和空间上的研究发现多种感觉的知觉的各个方面。没有进一步的变化,相同的模型证明在所有复制人类感知能力的模拟研究,并显示相同的时间和空间约束人类发现的多种感觉的知觉。

“在过去的十年里我们已经发现,大脑整合多种感觉的信息统计最优的方式。然而,迄今为止,潜在的神经机制的本质了适当的科学解释,“凯撒麻省理工博士说。“这项研究的一个里程碑我们对人类感知的理解,因为它首次提供了一个通用的机制能够解释各种各样的发现在多种感觉的知觉。”

说:“这个结果具有很强的应用潜力麻省理工博士,刚刚接受一个新的位置研究员眼睛VR (Facebook):“深刻理解的多重处理打开新的临床视角神经综合症与多重障碍相关,如自闭症谱系障碍、阅读障碍。此外,我们的计算模型可以很容易地用于实现机器人和人工感知。”

生物教师的认知神经科学部门隶属于集群卓越认知交互技术在比勒费尔德大学(CITEC)。认知神经科学部门的焦点是人的多种感觉的知觉、感觉运动集成、知觉学习和人机交互。认知神经科学部门结合了人类心理物理实验与计算模型。目前由15名成员从不同的学科背景,包括生物学、认知科学、心理学、医学、物理学和工程。