The post-hoc montage of perception: deep layers of primary visual cortex encode postdictive percepts
Met behulp van 7T laagspecifieke fMRI toont deze studie aan dat postdictieve illusies de neurale representaties in de diepe lagen van de primaire visuele cortex (V1) veranderen via feedback vanuit de superieure temporale cortex, wat onthult dat perceptie een post-hoc reconstructie inhoudt in plaats van een eenvoudige livestream van sensorische input.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van een preprint die niet peer-reviewed is. Dit is geen medisch advies. Neem geen gezondheidsbeslissingen op basis van deze inhoud. Lees de volledige disclaimer
Onze ogen worden constant gebombardeerd met licht, en het lijkt natuurlijk om aan te nemen dat wat we zien een live-uitzending is van de wereld die op dit moment plaatsvindt. We kijken naar een scène en ons brein vertaalt het licht dat onze retina raakt onmiddellijk in een helder beeld van de werkelijkheid. Er is echter een vreemde fout in dit systeem genaamd postdictie. Dit is een fenomeen waarbij informatie die na een visuele gebeurtenis arriveert, de manier waarop we die gebeurtenis herinneren of waarnemen daadwerkelijk verandert. Het is alsof het brein een fractie van een seconde wacht, meer aanwijzingen uit de toekomst verzamelt en vervolgens het verleden herschrijft om het hele verhaal begrijpelijk te maken. Decennialang hebben wetenschappers gedebatteerd over hoe het brein deze bewerking beheert. Eén idee is dat het brein vroege signalen vasthoudt in hogere, complexere regio's totdat latere informatie het heeft ingehaald. Een ander idee is dat het brein een bericht terugstuurt naar de allereerste halte van de visuele verwerking om het initiële verslag te herschrijven.
Een team onderzoekers van University College London en Maastricht University heeft nu in het menselijk brein gekeken om te zien welke van deze ideeën correct is. Ze richtten zich op de primaire visuele cortex, de dunne strook weefsel aan de achterkant van het brein die fungeert als de eerste toegangspoort voor alles wat we zien. Specifiek wilden ze weten of dit gebied, dat ooit werd beschouwd als een passieve camera, daadwerkelijk betrokken is bij het herschrijven van onze perceptie achteraf. Om dit te ontdekken, gebruikten ze een krachtige magnetische scanner om het brein van drieëntwintig vrijwilligers te observeren terwijl zij twee specifieke visuele trucs ervoeren. In deze trucs zou de aanwezigheid of afwezigheid van een geluid ervoor zorgen dat het brein ofwel een flits van licht verzint dat er niet was, ofwel een flits van licht wist dat er wel degelijk was. Door het brein tijdens deze momenten te observeren, konden de onderzoekers zien of de primaire visuele cortex enkel de lichtflitsen registreerde die de ogen raakten, of dat het de flitsen reflecteerde zoals de persoon ze in zijn geest waarnam.
Het experiment steunde op een slimme opzet met lichtflitsen en pieptonen. In één versie van de test zagen deelnemers twee lichtflitsen met een geluid ertussenin. Hoewel er geen licht in het midden was, misleidde het geluid hun brein om een derde flits te zien precies waar het geluid plaatsvond. In de andere versie zagen ze drie lichtflitsen, maar als het middelste geluid ontbrak, onderdrukte hun brein de middelste flits, waardoor deze uit hun perceptie verdween. De onderzoekers gebruikten een 7 Tesla MRI-scanner, een machine met extreme gevoeligheid, om elke 68 milliseconden foto's van het brein te maken. Ze keken niet alleen naar het brein als geheel; ze keken naar de verschillende lagen van de primaire visuele cortex. Denk aan deze lagen als de verdiepingen in een gebouw: de onderste verdiepingen ontvangen signalen rechtstreeks van het oog, terwijl de bovenste verdiepingen signalen ontvangen van andere delen van het brein.
Toen de onderzoekers de gegevens analyseerden, vonden ze een duidelijk verschil tussen wat het oog zag en wat het brein waarnam. In de lagen van de visuele cortex die directe input van het oog ontvangen, kwam de hersenactiviteit overeen met het werkelijke licht dat de retina raakte. Als een flits fysiek aanwezig was, was het signaal er; als het ontbrak, was het signaal weg. Echter, in de diepe lagen van hetzelfde gebied was het verhaal anders. Wanneer een deelnemer een illusorische flits zag die fysiek nooit had bestaan, lichtten de diepe lagen van de visuele cortex op in een patroon dat er precies uitzag alsof ze een echte flits zagen. Omgekeerd, wanneer een echte flits fysiek aanwezig was maar de deelnemer besloot deze te negeren omdat een geluid ontbrak, lieten de diepe lagen een patroon zien alsof de flits verdwenen was. Dit betekent dat de diepe lagen van de visuele cortex niet alleen de ruwe gegevens van het oog registreerden, maar de definitieve, bewerkte versie van de werkelijkheid registreerden die de persoon ervoer.
Om te begrijpen waar dit bewerkingsbericht vandaan kwam, keken de onderzoekers naar de verbinding tussen de visuele cortex en de superieure temporale cortex, een regio hoger in het brein die bekend staat om het combineren van geluid en zicht. Ze ontdekten dat de activiteitspatronen in deze hogere regio nauw verbonden waren met de activiteit in de diepe lagen van de visuele cortex, maar niet met de middelste lagen. Dit suggereert dat de hogere regio een bericht terugstuurt naar de diepe lagen, om hen te vertellen het beeld bij te werken op basis van de nieuwe informatie. De studie vond dezezelfde verbinding niet voor de middelste lagen, wat ondersteunt dat deze lagen voornally bedoeld zijn voor het ontvangen van nieuwe input, terwijl de diepe lagen bedoeld zijn voor het ontvangen van updates.
De bevindingen dagen het oude beeld uit dat de primaire visuele cortex slechts een passieve ontvanger van informatie is. In plaats daarvan lijkt het een actieve deelnemer te zijn aan de constructie van onze ervaring van de wereld, zelfs nadat de gebeurtenis is gepasseerd. Het brein streamt niet alleen het heden; het reviseert voortdurend het verleden om een coherent verhaal te creëren. In deze experimenten vond het revisieproces plaats in de diepe lagen van de visuele cortex, gedreven door feedback van hogere hersengebieden die het geluid en het zicht hadden geïntegreerd. Hoewel de onderzoekers de exacte timing van deze gebeurtenissen niet met genoeg precisie konden waarnemen om te weten of het brein het verleden bewerkte of de toekomst voorspelde, toont het bewijs duidelijk aan dat de primaire visuele cortex betrokken is bij deze post-hoc reconstructie. De studie suggereert dat onze perceptie een montage is, een verzameling momenten die door het brein aan elkaar zijn gezet, en dat de allereerste halte op de visuele snelweg de plek is waar de definitieve montage wordt gemaakt.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.