Человеческий мозг распознаёт изображения за 13 миллисекунд

Известно, что мозг человека обрабатывает визуальные образы намного быстрее, чем даже самый совершенный компьютер. Прежде неврологи полагали, что нам требуется всего 100 миллисекунд (тысячных долей секунды) на то, чтобы рассмотреть и идентифицировать изображение, но исследователи из Массачусетского технологического института доказали, что человеческий мозг способен на большее.

Учёные пригласили в лабораторию добровольцев для участия в эксперименте. Там им последовательно показывали фотографии — от 6 до 12 штук за сеанс, при этом на каждый снимок испытуемый смотрел на протяжении всего 13-80 тысячных долей секунды. Участников эксперимента попросили распознавать отдельные образы — улыбающиеся пары или сцены семейных пикников, например. Как выяснилось, человеку вполне достаточно 13 миллисекунд на то, чтобы идентифицировать тот или иной образ.

"Тот факт, что люди способны столь быстро распознать картинку, указывает на то, что зрение напрямую работает на поиск конкретной информации. Наш мозг занимается этим ежедневно —пытается понять, на что мы смотрим", — рассказывает ведущий автор исследования Мэри Поттер (Mary Potter).

Как объясняют неврологи, мозг старается помочь самому себе быстрее и точнее обрабатывать изображения, передавая сигнал глазам, которые "бегают" из стороны в сторону трижды в секунду в поисках новой информации. Таким образом, роль зрения заключается не только в передаче данных к мозгу, но и в том, чтобы способствовать скорейшей обработке этой информации для быстрого переключения на следующий объект.

Опираясь на предыдущие результаты исследований, которые сообщали о 100 миллисекундах обработки изображения мозгом, Поттер и её коллеги решили постепенно сокращать время экспозиции. Им необходимо было вычислить грань между распознаванием конкретной информации и интуитивными догадками. Изначально учёные полагали, что порогом является отрезок времени в 50 миллисекунд, поскольку многие предыдущие работы показали, что именно столько времени нужно для передачи информации от сетчатки к мозгу и обратно. Этот путь неврологи называют реципрокной петлёй.

Единственные данные, которые указывали на то, что 13-14 миллисекунд может быть вполне достаточно для обработки изображения мозгом — это были результаты исследования учёных из университета Пармы и университета Сент-Эндрюс, которые изучали мозг макак. Ещё в 2001 году они продемонстрировали, что у животных "загораются" отдельные нейроны, отвечающие за конкретные образы, к примеру, лица. Поэтому весь процесс распознания занимает приблизительно 14 миллисекунд.

Теперь же Поттер и её команда доказали, что "обработки прямой связи", то есть прохождения сигнала в одном направлении, от сетчатки к зрительным центрам, вполне достаточно для полноценного осознания того, что мы видим. Однако не обходится без хитростей: наш мозг на самом деле "смотрит" на картинку несколько дольше, чем её реально видит.

"Мы можем сменять один снимок другим сколь угодно быстро, но мозг человека, скорее всего, обрабатывает каждую картинку дольше, чем её видит физически", — пишет Поттер в пресс-релизе MIT.

Эта способность к скорейшему распознаванию информации помогает мозгу быстрее принять решение, куда направить взгляд в следующую долю секунды, чтобы получить наиболее полные сведения о действительности. Об этих и других выводах Поттер и её коллеги сообщили в своей статье, которая недавно вышла в журнале Attention, Perception, and Psychophysics.

В данный момент учёные пытаются выяснить, сколько же времени требуется мозгу, чтобы обработать изображение, на которое глаза смотрели всего 13 миллисекунд. Для этого они проводят сканирование мозга при помощи магнитоэнцефалографии и ищут отдельные зоны, участвующие в процессе. Они хотят вычислить, сколько времени и какой отдел выполняет свою работу.