136316
A tudomány hírei
Vissza
2015. 05. 18.

Nyugalmi állapotban is látható, hogy mire képes az agyunk

Az MTA Természettudományi Kutatóközpont új Agyi Képalkotó Központjának kutatói kimutatták, hogy bizonyos agyterületek közötti nyugalmi kapcsolatok erőssége jól előrejelzi az arcképek feldolgozásának hatékonyságát. Eredményeik elméleti jelentőségük mellett fontos szerepet játszhatnak az arcészlelés fejlesztésére irányuló tréningprogramok kidolgozásában.

Mára tudományos igazolást nyert, hogy egy kis nyugalom nem csak jólesik, de kifejezetten hasznos is. Ez annak köszönhető, hogy agyunk nyugalmi állapotban sem tétlenkedik. Az aktív, különböző feladatok megoldásával eltöltött időszakot követő nyugalmi állapotban az agy rendszerezi a beérkezett információt és mérlegeli, hogy mi rögzüljön az emlékezetünkben. Mindezt automatikusan teszi, anélkül hogy tudatában lennénk, vagy úgy éreznénk, hogy részünkről ez erőfeszítést igényel.

Beszédes nyugalmi állapot

Napjainkra többféle módszer áll a kutatók rendelkezésére, amivel a nyugalmi állapotban meglévő alapaktivitás vizsgálható. Ezek közül a legígéretesebbnek a funkcionális mágneses rezonancia képalkotás (fMRI) bizonyult. Ennek segítségével mérhető, hogy a specifikus funkciók (pl. látás, tapintás, figyelem) ellátásáért felelős agyi hálózatokon belül milyen összhang van az egyes területek aktivitása között, amit szakmai berkekben a hálózatokon belüli funkcionális konnektivitásnak hívnak.

MTA TTK Agyi Képalkotó Központjában működő új Siemens MAGNETOM Prisma típusú MR-készülék
Az MTA TTK Agyi Képalkotó Központjában működő új 3T Siemens MAGNETOM Prisma típusú MR-készülék

 

Kiderült ugyanis, hogy az agyi hálózatokon belüli nyugalmi funkcionális konnektivitás erőssége alapján megjósolható, hogy feladat során milyen hatékonyan látja el az adott hálózat a funkcióját. Például abból, hogy valakinek milyen a vizuális figyelem összpontosításáért felelős, úgynevezett fronto-parietális figyelmi hálózaton belüli funkcionális konnektivitás erőssége, egész pontosan megjósolható, hogy milyen gyorsan tudná észrevenni az ismerősét a peronon várakozó tömegben. Továbbá az is kiderült, hogy a nyugalmi állapotban mért agyi funkcionális konnektivitás sérül a különböző neuro-pszichiátriai betegségekben (pl. szkizofrénia, autizmus, demencia), és a károsodásuk mértéke megjósolja a betegség súlyosságát.

Bemutatkozik az Agyi Képalkotó Központ

Az agyi nyugalmi funkcionális konnektivitás mérésével sikerült kiemelkedő új tudományos eredményeket elérniük magyar kutatóknak is az MTA Természettudományi Kutatóközpont új Agyi Képalkotó Központjában. A Vidnyánszky Zoltán irányításával folyó fMRI-kutatásokban az emberi arcészlelés agyi hátterét képező funkcionális hálózatot vizsgálták egészséges, fiatal önkénteseken. Az arcok kiemelkedően fontos szerepet töltenek be a társas életünkben, hiszen az arcokról rengeteg, a társas élethez elengedhetetlen információ olvasható le. Például az arcokon fellelhető információk alapján képesek vagyunk felismerni ismerőseinket, megállapíthatjuk egy ismeretlen ember korát, nemét, de arckifejezése alapján az érzelmi állapotáról is tájékozódhatunk. Ennek megfelelően az arcok agyunkban is kiemelt reprezentációval bírnak. A különböző arctulajdonságok - az időben állandó, azaz invariáns tulajdonságok, mint a személyazonosság vagy a nem, illetve az időben változó tulajdonságok, mint például az arckifejezés vagy a tekintet iránya - az agy különböző területein reprezentálódnak.

Látókérgi hálózat. Az ezen belüli nyugalmi funkcionális kapcsolaterősség előrejelzi a nehezen felismerhető arcok feldolgozásának hatékonyságát
Látókérgi hálózat. Az ezen belüli nyugalmi funkcionális kapcsolaterősség előrejelzi a nehezen felismerhető arcok feldolgozásának hatékonyságát

 

A legújabb kutatások azonban arra is rámutatnak, hogy bár a rendkívül gyors és hatékony arcfeldolgozás hátterében kitüntetett agyi mechanizmusok és hálózatok állnak, nem mindenki tudja megfelelő hatékonysággal feldolgozni az arcinformációt. Felmérések szerint, az emberek kb. 2-2,5 %-ának jelent problémát az arcok felismerése (pl. a veleszületett prozopagnózia), és érdekes módon a legtöbb esetben maguk az érintettek erről nem is tudnak. „Mindezek alapján az az izgalmas kérdés merült fel bennünk, hogy vajon az arcfeldolgozásért felelős agyi hálózatban mért nyugalmi funkcionális konnektivitás alapján meg lehet-e jósolni, hogy kinek milyen jó az arcfeldolgozása" - emlékszik vissza a rangos The Journal of Neuroscience hasábjain megjelent közlemény első szerzője, Hermann Petra.

Váratlan segítség elrontott arcok felismeréséhez

Hermann Petra és kutatótársai vizsgálatukban az arcfeldolgozást különösen nagy próbatétel elé állították, ugyanis a kísérlet során olyan arcokat kellett megkülönböztetni, amelyek képei szándékosan el voltak rontva, megnehezítve ezzel azok feldolgozását. Korábbi eredmények alapján ismert volt, hogy az emberi agy rendkívül hatékonyan és látszólag erőfeszítés nélkül képes arcokat feldolgozni ideális körülmények között. Ugyanakkor nehezen tolerálja, ha az arcok nehezen felismerhetőek, és érdekes, hogy pont ez jelenti a legnagyobb problémát a mesterséges látórendszerekben működő algoritmusok számára is.

Eredményeik azt mutatták, hogy az elmosódott, nehezen kivehető arcképek esetén az agy a fő arcfeldolgozó régió (fusiform arcterület, FFA) mellett egy olyan agyterületet (lateralis occipitalis kéreg, LOC) hív segítségül a feldolgozási folyamat során, ami a részletes, aprólékos tárgyfeldolgozásban játszik kritikus szerepet. Mint ahogy azt a kutatásuk fő eredménye mutatja, az ezen agyi területek közötti nyugalmi funkcionális konnektivitás egyéni erőssége jól előrejelzi azt, hogy mennyire lesz hatékony az elmosódott arcképek feldolgozása. Kutatásaik a nyugalmi funkcionális kapcsolatok jellemzésével egy új megközelítési lehetőséget vetnek fel az arcfeldolgozás hatékonyságában kimutatható egyéni különbségek vizsgálatában, továbbá fontos szerepet játszhatnak az arcészlelés fejlesztésére irányuló tréningprogramok kidolgozásában is.

További információ

Vidnyánszky Zoltán, MTA TTK Agyi Képalkotó Központ
Telefon: +36 1 382 6905
E-mail:  vidnyanszky.zoltan@ttk.mta.hu

Hermann Petra, MTA TTK Agyi Képalkotó Központ
Telefon: +36 1 382 6445
E-mail:  hermann.petra@ttk.mta.hu