Сенсорный строб - Sensory gating

Сенсорный строб описывает неврологические процессы фильтрации избыточных или ненужных стимулов в мозг от всех возможных раздражителей окружающей среды. Сенсорное управление, также известное как стробирование или фильтрация, предотвращает перегрузку нерелевантной информацией в высших корковых центрах мозга. Сенсорное стробирование также может происходить в различных формах через изменения как восприятия, так и ощущений, на которые влияют различные факторы, такие как «возбуждение, недавнее воздействие стимула и избирательное внимание».^[1]

Хотя сенсорное стробирование в значительной степени автоматическое, оно также происходит в контексте обработки внимания, поскольку мозг выборочно ищет информацию, относящуюся к цели.^[2] Предыдущие исследования показали корреляцию между сенсорным гейтированием и различными когнитивными функциями, но пока нет убедительных доказательств того, что взаимосвязь между сенсорным гейтингом и когнитивными функциями не зависит от модальности.

Эффект коктейльной вечеринки

В эффект коктейльной вечеринки иллюстрирует, как мозг подавляет входные сигналы от внешних стимулов, продолжая обрабатывать сенсорные входные данные от стимула, на который направлено внимание. Эффект коктейльной вечеринки демонстрирует сенсорное управление в слухе, но и другие органы чувств проходят через тот же процесс, защищая первичные области коры головного мозга от перегрузки.

Вовлеченные нейронные области

Информация от сенсорных рецепторов попадает в мозг через нейроны и синапс в таламусе. В пульвинарные ядра из таламус играет важную роль в внимание, и играет важную роль в фильтрации ненужной информации в отношении сенсорного гейтирования. В ходе проверенного клинического исследования было обнаружено, что два стимула (S1 и S2) переносятся в пределах 500 мс между щелчками и 8 секунд между парами, при этом известно, что S1 генерирует след памяти, который предположительно сохраняется в область гиппокампа, в то время как S2 поступает позже для сравнения с первыми стимулами, поскольку он подавляется, если не предоставляется новая информация. (И S1, и S2 обычно относятся к слуховым стимулам, вызванным машинами, используемыми для проверки сенсорного стробирования.) пульвинарные ядра в таламусе действуют как привратники, решая, какая информация должна подавляться, а какая должна быть отправлена в другие области коры.^[3] ЦНС (центральная нервная система) после того, как пульвинарные ядра сочтут информацию несущественной, действует как важный тормозной механизм, предотвращающий поступление информации в высшие корковые центры.

Сенсорное управление опосредуется сетью в мозге, которая включает слуховая кора (AC), префронтальная кора, гиппокамп, а также обонятельная кора, которая играет роль в феномене сенсорного гейтирования. Другие области мозга, связанные с сенсорным гейтированием, включают миндалина, полосатое тело, медиальный префронтальная кора, и область дофаминовых клеток среднего мозга (ГАМКергический только нейроны). Исследования сенсорного стробирования в основном происходят в областях коры головного мозга, где стимул определяется сознательно, потому что это менее инвазивный способ изучения сенсорного стробирования. Исследования на крысах также показывают, что ствол мозга, таламус и первичная слуховая кора играют роль в сенсорном контроле слуховых стимулов.^[4]

Методы измерения

Парадигма парных кликов

Парадигма парных щелчков - это распространенный неинвазивный метод, используемый для измерения сенсорного стробирования. потенциал, связанный с событием. Для нормального сенсорного стробирования, если человек слышит пару щелчков в пределах 500 мс друг от друга, он пропускает второй щелчок, потому что он воспринимается как избыточный. Свидетельство стробирования можно увидеть в волне P50, возникающей в мозге через 50 мс после щелчка. Низкие значения волны P50 указывают на то, что произошло сенсорное стробирование. Высокие значения волны P50 указывают на отсутствие сенсорного стробирования. Лица с шизофрения только уменьшают амплитуду S2 на 10–20%, тогда как люди без шизофрении уменьшают амплитуду S2 на 80–90%.

Субъект носит электроэнцефалографический колпачок - обычный метод измерения реактивности с помощью сенсорного стробирования.

Другие техники

Электроэнцефалография (ЭЭГ) и магнитоэнцефалографии (МЭГ) используются для измерения реакции мозга и являются распространенными методами изучения сенсорного стробирования. Одним из типов измерения ЭЭГ, используемых для сенсорных исследований, является потенциал, связанный с событием (ERP). ЭЭГ-исследование сенсорного стробирования показывает, что стробирование начинается почти сразу после получения стимула. Позитронно-эмиссионная томография Исследования (ПЭТ) показали, что повышенная потребность в доступе к информации сопровождается повышенным вовлечением таламуса. Тестирование волны P50 является одним из многих потенциальных исследований, связанных со слуховыми событиями.

Дефицит сенсорного стробирования и психические заболевания

Шизофрения

Большой интерес к исследованиям сенсорного стробирования направлен на уменьшение дефицита у людей с диагнозом шизофрения. Люди с шизофренией часто испытывают дефицит нейронального ответа Волна P50, поэтому P50 является наиболее распространенным методом диагностики людей с шизофренией. Тест проводится так, что пациенты слышат два однородных звука с интервалом в 500 миллисекунд. Пока пациенты слышат звук, колпачок ЭЭГ используется для измерения активности мозга в ответ на эти звуки. Нормальный субъект демонстрирует снижение активности мозга при прослушивании второго звука, в то время как субъект, демонстрирующий активность мозга, равную первому звуку, имеет высокую вероятность шизофрении. Поскольку люди, страдающие шизофренией, часто могут иметь перегрузку контролируемых стимулов, волна P50 может играть решающую роль в освещении сенсорного стробирования на неврологическом уровне.^[5]

В настоящее время тест проводится на мышах, так как результаты были идентичны человеческим испытуемым в том, что активность мозга снизилась на втором звуке. Во втором эксперименте ученые разместили внутренние электроды в слуховых областях мозга. Вопреки большинству представлений, было обнаружено, что к моменту появления второго звука в стволе мозга уже началось падение активности мозга. Это открытие эффекта фильтрации, активирующегося, как только он воспринимает звук, было использовано на мышах с «синдромом делеции 22q11», который является симптомом, который приводит к шизофрении у людей.^[5] Продолжающееся исследование, хотя и не полностью подтвержденное, похоже, подразумевает, что система фильтров действительно находится в стволе мозга, демонстрируя надежды на обнаружение источника шизофрении.

Лекарственные воздействия

Никотин

Одна из причин, по которой люди сообщают, что любят курить сигареты, - никотин способность помогать их избирательному вниманию.^[3] Никотин заставляет рецепторы выделять азотную кислоту, которая замедляет сенсорное торможение, вызывая подавление последующих стимулов. Благодаря своему действию никотин может корректировать дефицит сенсорного гейтинга у людей с шизофренией (80% шизофреников выкуривают 30 сигарет в день),^[3] хотя эффект длится всего около 30 минут, так как никотиновые рецепторы быстро теряют чувствительность. Такое же самолечение наблюдается среди людей с синдромом дефицита внимания / гиперактивности и даже среди людей с аутизмом.

Сенсорный строб и творчество

Влияние на творчество

Были проведены различные исследования сенсорного стробирования, в которых утверждается, как сенсорное стробирование может быть связано с творческим мышлением. Один эксперимент, проведенный в 2015 году, был начат на основе предположения, что рассеянное внимание, которое обычно испытывают люди с высокой психопатологией, может привести к более открытому уровню мышления. В ходе исследования исследователи обнаружили, что творческие люди, как правило, демонстрируют пониженное сенсорное управление, фильтруя звук в меньшей степени, чем нормальные люди. Исследование началось с предпосылки, что рассеянное внимание, которое обычно испытывают люди с высокой психопатологией, может привести к более открытому уровню мышления. Снижение способности подавлять вторичную информацию привело к тому, что через сознательный мозг поступил более широкий спектр нефильтрованных стимулов, что позволило творческому человеку интегрировать различные идеи, создавая творческое мышление. Эксперимент проводился 97 участниками, творческие способности которых оценивались путем записи их достижений и проведения теста на дивергентное мышление. После этого сенсорное управление измерялось с помощью ЭЭГ и слуховых щелчков. Результаты доказали, что люди с творческими достижениями действительно демонстрировали меньшее скрытое торможение по сравнению со средними испытуемыми. Таким образом, исследование показало доказательства корреляции между творчеством и сенсорным гейтингом с уменьшенной фильтрацией, которая оказалась механизмом для получения большего диапазона стимулов, ведущих к большей творческой активности.^[6]