Как мозг синхронизирует зрение и слух

Наш мозг без труда объединяет зрительную и слуховую информацию, формируя целостное восприятие окружающего мира. И это несмотря на значительную разницу в скорости обработки зрительных и слуховых сигналов. Как ему это удается?
Freepik.com/CC0
Источник: Freepik.com/CC0

C одной стороны, зрительная информация распространяется со скоростью света и достигает глаз почти мгновенно. Звук же распространяется гораздо медленнее — со скоростью 343 метра в секунду. Разница во времени поступления этих сигналов может ощущаться, например, когда вы видите вспышку молнии, а звук грома слышите через несколько секунд.

С другой стороны, мозг обрабатывает звуковую информацию быстрее, чем зрительную. Это подтверждается экспериментами по измерению реакции: на звуковой сигнал человек реагирует примерно на 20 миллисекунд быстрее, чем на световой.

Как мозг объединяет зрительную и слуховую информацию

Чтобы объединить зрительную и слуховую информацию, поступающую с небольшой временной разницей, мозг использует особый «буфер» — зрительно-слуховое окно временного связывания (Temporal Binding Window, TBW), в пределах которого события воспринимаются как одновременные, даже если происходят с разницей в десятки миллисекунд.

Исследования показывают, что для простых стимулов TBW может составлять от 160 до 250 миллисекунд. Это значит, что даже если вспышка и звук приходят с разницей в 200 миллисекунд, мозг все еще может воспринимать их как синхронные.

Для более сложных стимулов — например, человеческой речи — это окно еще шире.

Ранее было показано, что TBW можно изменить с помощью специальной тренировки. В таких экспериментах участники многократно определяют, совпадают ли по времени вспышка и звук, и получают обратную связь — были ли они правы. После достаточного количества повторений TBW сужается — люди становятся точнее в распознавании, когда звук и вспышка на самом деле не совпадают. Однако прежде не исследовалось, распространяется ли такой эффект за пределы тренируемой зоны.

Новое исследование: обобщается ли обучение?

В новом исследовании, опубликованном в майском выпуске журнала Perception, Патрик Бернс с коллегами задались вопросом: передается ли эффект тренировки синхронности с одной части зрительного поля на другую?

Участники проходили два сеанса тренировки, в которых оценивали синхронность зрительно-слуховых пар (вспышка и звук), но обучение происходило только в одной половине зрительного поля — либо правой, либо левой.

До и после тренировки измерялось TBW для обеих половин зрительного поля.

Результаты оказались поразительными: эффект тренировки в одной половине зрительного поля равномерно распространялся и на другую, нетренируемую половину. То есть участники, тренировавшиеся справа, показали такое же улучшение (сужение TBW) и слева, хотя тренировок там не было.

Выводы и дальнейшие вопросы

Эти данные предполагают, что механизмы обучения синхронности задействуют высокоуровневые зоны восприятия, не привязанные к конкретным участкам сетчатки глаза.

Иными словами, если тренировка проходит в одной области, навык обобщается на все зрительное поле.

Тем не менее остаются открытые вопросы. Распространяется ли тренировка с простыми стимулами (вспышка и звук) на более сложные задачи? Надолго ли сохраняется эффект? В данном исследовании тестирование проводилось сразу после двухдневной тренировки. Неизвестно, останутся ли изменения через месяцы или годы.

Информация предоставляется в справочных целях. Не занимайтесь самолечением. При первых признаках заболевания обращайтесь к врачу.