Как человеческий мозг создает ассоциации?

Какой участок мозга автоматически связывает объекты в нашем сознании?

Многие предметы занимают определенное место в мире — это окружение (контекст), в котором они и другие сопутствующие объекты обычно находятся. Например, пожарные гидранты часто встречаются со светофорами и почтовыми ящиками на городских тротуарах, а чайники — с кружками и плитами на кухнях. Этот тип контекстных знаний помогает людям идентифицировать окружающую среду и сформировать ожидания в отношении других объектов, с которыми они могут столкнуться.

Когда мы видим зубную щетку, машину, дерево или любой другой объект, наш мозг автоматически связывает его с теми предметами, с которыми он часто встречается. Таким образом он создает карту среды, в которой живет человек, что позволяет ориентироваться в мире и прогнозировать будущее.

С помощью машинного обучения и нейровизуализации ученые впервые количественно исследовали эти ассоциативные совпадения и установили, какой участок мозга отвечает за их формирование.

«Когда мы смотрим на холодильник, нам кажется, что мы видим только холодильник, но в этот момент наш мозг подсознательно вызывает из памяти целый ряд других предметов на кухне, в окружении которых мы часто видим холодильник», — рассказывает автор исследования Мик Боннэр (Mick Bonner), когнитивист из Университета Джона Хопкинса. — «Нам впервые удалось измерить это и установить, какой участок мозга отвечает за формирование таких ассоциаций».

В исследовании, которое состоит из двух частей, Боннер и его коллега Рассел Епштейн (Russell Epstein), профессор психологии из Пенсильванского университета, использовали базу с тысячами разножанровых фотографий, на которых обозначили все изображенные предметы. Это, в частности, были снимки домашних сцен, городской жизни или природы.

Чтобы количественно исследовать явление ассоциативных совпадений, ученые создали статистическую модель и алгоритм, который указывал на вероятность увидеть, например, ручку, если вы увидели клавиатуру. Или лодку — если вы только что посмотрели на посудомоечную машину.

После количественной оценки этих контекстных ассоциаций исследователи попытались идентифицировать участок мозга, который обрабатывает эти связи.

Для этого Боннэр и Епштейн воспользовались функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ), которая позволила установить, какая область в мозге активируется, когда в нем возникают ассоциативные связи. Обнаруженный участок оказался областью зрительной коры, которая обычно отвечает за обработку пространственных сцен.

«Когда вы видите самолет, эта область автоматически извлекает из памяти представление о небе или облаках. Долгое время считалось, что она обрабатывает пространственную среду. Но теперь мы знаем, что она также кодирует информацию о том, что происходит в мире», — рассказывает Боннэр.

Ученым уже давно известно, что люди медленнее распознают объекты вне контекста. Однако данный эксперимент впервые количественно показал, как мозг формирует ассоциации в визуальной среде и как этот контекст представлен в нем.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications в июле 2021 года [1].

Источники:

1. Object representations in the human brain reflect the co-occurrence statistics of vision and language
2. Team find brain mechanism that automatically links objects in our minds