Photo by Bret Kavanaugh on Unsplash

Каким образом мозг распознает объекты

Чтобы распознать что перед нами, стул или собака, наш мозг разделяет объекты на их индивидуальные свойства, а затем снова собирает их вместе. До недавнего времени оставалось неясным, что это за свойства. Ученые из Института когнитивных исследований человека и мозга Макса Планка в Лейпциге сумели их идентифицировать и обнаружили, что для распознавания практически любого объекта требуется всего 49 свойств. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Human Behaviour.

Мы живем в мире, полном вещей, которые мы должны идентифицировать и классифицировать, отнеся к различным категориям. Только когда мы способны идентифицировать окружающие нас вещи, мы можем разговаривать о них с другими людьми и использовать их осмысленно. Если мы видим перед собой что-то, в чем распознаем стул, мы можем на него сесть. Как только мы определили, что предмет является чашкой, мы можем взять ее в руки и из нее отпить.

Для того чтобы осуществить это сопоставление и понять, что нас окружает, мы должны постоянно сравнивать информацию, поступающую в наши органы чувств, с информацией, которую мы уже знаем. Для этого мозг разбивает объект на его индивидуальные свойства, сравнивает их с теми, которые уже известны, и складывает эти свойства обратно. В зависимости от того, насколько наблюдаемый объект похож на объекты, относящиеся к известной категории, он затем распознается как предмет мебели или сосуд. До сих пор, однако, оставалось неясным, как мы решаем, что вещи похожи или не похожи. Другими словами, каковы параметры, которые помогают нам распознавать объекты?

Ученые из Института когнитивных исследований человека и мозга Макса Планка в сотрудничестве с Национальным институтом психического здоровья в Бетесде, США, определили набор из 49 свойств, которые позволяют нам определять почти все объекты, точнее свойства, лежащие в основе их так называемого ментального представления. Это представление отражает формат, в который мозг переводит воздействующий на него стимул. В случае рассматриваемого объекта он включает, например, цвет, форму и размер, но, возможно, так же это могут быть факты, что он “естественен”, “может двигаться”, “ценен” или “связан с животными”. Исследователи искали набор параметров, которые можно было интерпретировать и которые были минимально достаточными, то есть содержали как можно меньше свойств, но при этом были бы достаточны для описания всего вокруг.

Ученые выделили набор из 49 свойств (здесь только часть), позволяющих определить практически все объекты. Изображение: Hebart/ MPI CBS

“Наши результаты показывают, что на самом деле требуется удивительно мало параметров для того, чтобы охарактеризовать все окружающие нас объекты”, – говорит Мартин Хебарт, первый автор статьи, описывающей эти результаты.

Человеческий мозг разбивает окружающую обстановку на 49 свойств, достаточных для классификации всех объектов. “По этим параметрам мы также можем сделать вывод о том, что воспринимается как особенно похожее или особенно типичное для определенной категории”, – продолжает нейробиолог. Например, мидия или собака воспринимаются как более типичное для животных. “В сущности, это объясняет основные принципы нашего мышления об объектах.”

Однако полученные результаты могут быть использованы и в терапевтических целях. До сих пор считалось, что пациенты, которые не могут идентифицировать определенных животных из-за повреждения мозга, не смогут распознать животных в целом. Но не исключено, что у пациента наблюдается нарушение в распознавании признака “пушистость”, присущую многим животным. Это может привести разработке других форм терапии.

Ученые исследовали эти взаимосвязи с помощью почти 2000 изображений объектов, представляющих большинство вещей, встречающихся в окружающей нас обстановке. Они показывали участникам исследования по три изображения одновременно, например, с коалой, собакой и рыбой, а также коалой, ковриком и кренделем. Участникам предлагалось выбрать “лишнее” изображение, которое, по их мнению, наиболее отличалось от двух других. В случае с коалой, ковриком и кренделем, для некоторых таким выбором могла стать коала, потому что, в отличие от двух других, это живое существо или считается “не плоской”. Для других это мог быть крендель, потому что коврики и коалы пушистые или потому, что съедобен только крендель. Но для кого-то выбором может стать коврик, потому что он сделан из неорганического материала. Все это означает, что ответы не всегда были однозначными, но они выделяли соответствующие свойства, чтобы выяснить все основные параметры объектов.

Исследователи протестировали почти 1,5 миллиона комбинаций из трех объектов с помощью почти 5500 участников. Исходя из этого, они разработали вычислительную модель, которую использовали для расчета того, какой объект с наибольшей вероятностью будет выбран как лишний. Чем чаще остаются два объекта, тем больше они похожи. Оказалось, что эта модель позволила ученым очень точно предсказать сходство двух объектов. Но она также выявила 49 основных параметров, которые позволяют нам классифицировать наш мир в соответствии с простыми критериями.

Подпишитесь на psy.help в Telegram или ВКонтакте.
Помощь психолога

Check Also

Мозг эффективно обрабатывает быстрые сообщения

Команда исследователей в области лингвистики и психологии из Нью-Йоркского университета обнаружила, что при мелькании фразы …

Влияние пьянства на развитие мозга подростков

Алкоголь глубоко укоренился в нашей культуре и привычках, и в большинстве западных стран его значительный …