Исследование MIT показало, как мозг передает зрительную информацию между полушариями
Когда пролетает птица или мчится велосипедист, вы воспринимаете плавную, непрерывную картину. На самом деле мозг выполняет сложную эстафету: всё, что видите слева, обрабатывается в правом полушарии, а всё, что справа – в левом. Новое исследование Института обучения и памяти Пикауэра при MIT, опубликованное 19 сентября 2025 года в журнале Journal of Neuroscience, объясняет, как работает этот процесс на нейронном уровне.
Примечание: данная статья предназначена для общего ознакомления и образовательных целей. Она содержит краткое изложение научного исследования, представленное доступным языком для широкой аудитории, и не является официальным научным пресс-релизом.
По словам авторов, хотя зрение анатомически разделено между полушариями, само восприятие ощущается как единое. Исследовательская группа под руководством научного сотрудника программы Picower Мэтью Брошара и научного сотрудника Джефферсона Роя, при участии профессора Эрла К. Миллера и коллег Скотта Бринката и Мередит Манке, все из Института обучения и памяти Пикауэра при MIT, поставила задачу выяснить, как происходит эта интеграция.
В исследовании описаны механизмы мозга, которые позволяют отслеживать движущиеся объекты без разрывов, когда они переходят из одной стороны поля зрения на другую. Авторы отмечают, что этот вопрос важен не только для фундаментальной нейронауки, но и потому, что в предыдущей литературе нарушения межполушарной координации связывались с неврологическими состояниями. Их цель состояла в том, чтобы прояснить фундаментальные динамические процессы.
Что исследовали учёные
Главный вопрос, как его сформулировали авторы, заключался в том, как мозг поддерживает единое восприятие, когда объекты пересекают среднюю линию поля зрения. Они стремились выявить нейронные сигнатуры передачи информации между полушариями.
Исследователи сосредоточились на дорсолатеральной и вентролатеральной префронтальной коре обоих полушарий – областях, связанных с исполнительным контролем и вниманием. Регистрируя как спайковую активность отдельных нейронов, так и крупномасштабную активность мозговых волн, команда стремилась понять, как информация о движущемся объекте сначала кодируется, затем передаётся и, наконец, закрепляется между полушариями.
Как проводилось исследование
Эксперименты были проведены на животных, выполнявших задачу зрительного слежения. Испытуемым предъявлялись два объекта: целевой и отвлекающий, каждый из которых появлялся на противоположных сторонах экрана. Цветовая подсказка указывала, за каким объектом нужно следить, когда он перемещался по полю зрения.
Исследователи измеряли:
- электрические спайки отдельных нейронов;
- колебательную активность мозга в нескольких частотных диапазонах (гамма, бета, альфа и тета).
Эти сигналы регистрировались в обоих полушариях, когда целевой объект либо пересекал вертикальную среднюю линию поля зрения, либо оставался на одной стороне.
Что нового в этом исследовании
Авторы отмечают, что в предыдущих работах было показано, что каждое полушарие независимо обрабатывает зрительную информацию, но новое исследование демонстрирует: восприятие объединяется благодаря активному механизму передачи. По словам авторов, процесс заключается не просто в том, что одно полушарие прекращает работу, а другое начинает. Вместо этого оба полушария на короткое время совместно несут ответственность, обеспечивая непрерывность.
Исследователи указывают, что их результаты выявили специфические паттерны мозговых волн, которые отмечают предвосхищение передачи, сам момент «эстафеты» и её успешное завершение. Такой уровень временной точности, как они предполагают, продвигает понимание того, как полушария координируют сложные когнитивные задачи.
Ключевые выводы исследования
Согласно статье, выявилось несколько отчётливых паттернов:
- Авторы сообщают, что высокочастотные гамма-волны (быстрые мозговые ритмы, несущие сенсорные детали) усиливались в обоих полушариях в начале задачи и снова – когда появлялись объекты. Когда цветовая подсказка указывала на цель, активность гамма-ритма возрастала только в передающем полушарии.
- Исследование показало, что бета-волны (более медленные ритмы, которые помогают регулировать гамма-активность) колебались в противоположном направлении. Эти эффекты были наиболее выражены во вентролатеральной префронтальной коре.
- Авторы наблюдали, что альфа-волны (ритмы, часто связанные с готовностью и координацией) возрастали в обоих полушариях примерно за четверть секунды до того, как цель пересекала линию середины поля зрения, достигая пика сразу после пересечения.
- Они также отмечают, что тета-волны (более медленные ритмы, сигнализирующие подтверждение) достигали пика только после пересечения и только в принимающем полушарии, что указывает на завершение передачи.
- Расшифровка активности отдельных нейронных всплесков показала, что представление о цели формировалось в передающем полушарии после сигнала, а затем, когда цель приближалась к линии середины, оба полушария кратковременно удерживали её образ до тех пор, пока принимающая сторона полностью не взяла его на себя.
В совокупности результаты предполагают, по словам авторов, что существуют «активные механизмы, передающие информацию между полушариями мозга», и что мозг «предвосхищает передачу и подтверждает её завершение».
Прикладное значение
В разделе обсуждения авторы подчёркивают, почему изучение этого процесса было важно. Они отмечают, что межполушарная координация лежит в основе непрерывного восприятия, позволяя организму без перебоев отслеживать окружающую среду. Определяя динамику мозговых волн, которая делает это возможным, исследование вносит вклад в базовое понимание нейронной коммуникации между полушариями.
Авторы добавляют, что предыдущие исследования связывали нарушения межполушарной координации с такими состояниями, как шизофрения, аутизм, депрессия, дислексия и рассеянный склероз. Хотя это исследование не рассматривает клинические аспекты, оно даёт более ясное представление о динамике, необходимой для успешной передачи, и может послужить основой для будущих исследований.
Выводы авторов
Исследование делает вывод, что целостное восприятие опирается на активную координацию между полушариями, которая осуществляется за счёт специфических ритмов мозговой активности. По словам авторов, передающее полушарие кодирует цель с помощью взаимодействия бета- и гамма-волн, тогда как альфа-активность подготавливает принимающее полушарие к передаче. Окончательное подтверждение наступает с появлением тета-активности после завершения передачи.
Важно, что авторы подчёркивают: когда объект не пересекал середину зрительного поля, ни одна из этих динамик не наблюдалась – что подтверждает, что передача не является случайной, а представляет собой организованный нейронный процесс.
Команда делает вывод, что полученные результаты проясняют, «как мозг предугадывает, осуществляет и подтверждает передачу зрительной информации», обеспечивая непрерывность восприятия.
Заключение
Результаты команды MIT раскрывают скрытую точность зрительной релейной системы мозга. Показав, как полушария заранее координируют действия и перекрываются во время передачи, исследование объясняет, почему восприятие ощущается непрерывным, даже несмотря на то, что каждое полушарие обрабатывает свою половину зрительного поля отдельно.
Эта работа добавляет новый слой к пониманию нейронной коммуникации, подчёркивая, что восприятие зависит не только от кодирования того, что мы видим, но и от точного согласования взаимодействия между областями мозга.
Ссылки:
Broschard, M. B., Roy, J. E., Brincat, S. L., Mahnke, M. K., & Miller, E. K. (2025). Evidence for an active handoff between hemispheres during target tracking. Journal of Neuroscience, Published September 19, 2025. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0841-25.2025
