Jak zwracanie uwagi wpływa na obraz

Lokalizowanie wzrokowe obiektów w przestrzeni wymaga integrowania danych o położeniu głowy, oka i fizycznym położeniu bodźców na siatkówce. Najnowsze badania postawiły pod znakiem zapytania poprzednio opracowane modele sugerując, że mapy nerwowe przestrzeni wzrokowej nie są zależne wyłącznie od projekcji siatkówkowo-korowych, ale mogą być również modyfikowane przez czynniki kontekstowe, takie jak głębokość informacji lub procesy zwracania uwagi występujące na najwcześniejszych etapach przetwarzania.

Naukowcy z finansowanego przez UE projektu "Attention warps early sensory maps" (AWESOME) zastosowali zaawansowane techniki badań behawioralnych i obrazowania układu nerwowego do systematycznej analizy wzrokowych i nerwowych komponentów postrzegania przestrzeni. Wystawili oni badaną osobę na działanie bodźców w postaci krótkich błysków występujących podczas zmiany uwagi lub zmiany kierunku patrzenia, a następnie zmierzyli zmiany fizjologiczne, takie jak odruchy źreniczne, jak również ich wpływ na mapy retinotopowe. Czynnościowe obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) pozwoliło stwierdzić, czy odwzorowanie tych przebłysków obrazu na mapie retinotopowej odpowiada rzeczywistej, czy też postrzeganej pozycji bodźców.

Naukowcy opracowali innowacyjny algorytm odkodowania odpowiedzi fMRI w obszarach wczesnej reakcji na bodźce wzrokowe i przenoszenia odzwierciedlanej przestrzeni na mapę. Uzyskane wyniki sugerują, że postrzegane mapy przestrzeni są bardzo elastyczne, a mapy danych wejściowych są tworzone ponownie w zależności od kontekstu behawioralnego. Dodatkowe eksperymenty behawioralne ujawniły silne powiązanie istniejące między zaburzeniami przestrzeni i zmianami uwagi. Ponadto wskazują one na to, że skutki zwracania uwagi można śledzić aż do początkowego etapu przetwarzania bodźców wzrokowych — oka, ponieważ szczątkowy odruch źreniczny występujący w reakcji na światło jest zależny od behawioralnego kontekstu dotyczącego badanej osoby.

Średnica źrenicy jest automatycznie regulowana przez ilość światła w otoczeniu, mimowolne działanie odruchowe. Jednak naukowcy uczestniczący w projekcie AWESOME odkryli, że rozmiar źrenicy jest stymulowany lub hamowany, gdy uwaga badanej osoby koncentruje się na źródle światła lub z dala od niego. Ogólnie rzecz ujmując, rozmiar źrenicy zależy nie tylko od światła, ale również od jego zmysłowej interpretacji; kluczowym przykładem jest kurczenie się źrenicy w czasie, gdy badanej osobie pokazywano zdjęcia słońca.

Przełomowe wyniki projektu zostały opublikowane w prestiżowych czasopismach naukowych i zaprezentowane podczas ośmiu międzynarodowych konferencji, zyskując duże zainteresowanie.

Wyniki badań zrealizowanych w ramach projektu AWESOME mają ważne implikacje kliniczne. Jeżeli przetwarzanie bodźców zmysłowych jest tak głęboko zależne od uwagi i zachowania, to w konsekwencji deficyty zachowania również wpłyną na podstawowe zdolności związane ze zmysłami. Zrozumienie tego wpływu może stanowić podstawę dla rozwoju nowych perspektyw leczenia stanów takich, jak zaburzenia ze spektrum autyzmu i zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytami uwagi.