Исследователи использовали метод бинокулярного подавления вспышкой (Binocular Flash Suppression). Сначала одному глазу показывали изображение, а затем другому внезапно предъявляли второе. Обычно новое изображение начинало преобладать в восприятии, а первое подавлялось. При этом оба изображения продолжали поступать в зрительную систему. Такой эксперимент позволяет исследовать, чем отличаются нейронные процессы, связанные с осознаваемым и подавленным стимулами.

Сначала ученые проверили работу метода на 14 добровольцах, которые сообщали, какое изображение видят. Затем основные эксперименты провели на двух макаках-резусах. С помощью специальных электродов исследователи регистрировали активность нейронов в нижневисочной коре, участвующей в распознавании объектов и лиц, и префронтальной коре, связанной с более сложными когнитивными функциями. Животным показывали изображения лиц, а затем с помощью компьютерных алгоритмов определяли, какие признаки изображений можно восстановить по активности нейронов.

Нейронная активность не просто отражала смесь двух изображений. Вместо этого исследователи обнаружили два состояния, которые быстро сменяли друг друга. В одном активность нейронов соответствовала изображению, преобладающему в восприятии, в другом — подавленному. Каждое состояние сохранялось примерно 60 миллисекунд.

Активность мозга попеременно отражала то одно изображение, то другое, хотя животные продолжали воспринимать преимущественно одно из них.

Чтобы проверить, какую информацию содержат эти состояния, исследователи попытались восстановить особенности лиц по активности мозга. В одном состоянии алгоритмы распознавали черты лица, соответствующего преобладающему изображению, а в другом — подавленному. Дополнительные проверки показали, что результаты нельзя объяснить только случайными колебаниями активности отдельных нейронов. Похожее чередование обнаружили и в нижневисочной, и в префронтальной коре, хотя в последней восстановить признаки изображений удавалось менее точно.

Когда ученые усредняли активность нейронов за определенное время, им было сложнее понять, какое изображение отражалось в нейронных сигналах — видимое или подавленное. Это связано с тем, что активность быстро переключалась между двумя состояниями, и при усреднении различия между ними сглаживались. Поэтому для изучения работы мозга важно анализировать не только то, какую информацию передают нейроны, но и то, как она меняется со временем.

Хотя статья на bioRxiv пока остается препринтом и ожидает рецензирования, ее выводы важны для исследований сознания. Результаты могут помочь понять, почему из непрерывного потока сигналов, поступающих в нервную систему, мы фиксируем лишь малую долю. Дальнейшая работа позволит изучить, как переплетаются внимание, бессознательная обработка данных и наше сознательное восприятие.