Как предшествующая активность мозга влияет на восприятие и уверенность в тактильных стимулах

Восприятие смещено нашими знаниями о том, что является вероятным. Это успешно формализовано в теории Байесовского мозга, которая предполагает интеграцию предшествующих убеждений и сенсорного сигнала. Согласно этой теории, мозг полагается на предшествующие убеждения, когда сенсорные сигналы являются "неопределенными", то есть слабыми. Действительно, предоставление человеческим наблюдателям информации о вероятности стимула показало, что это смещает отчеты о восприятии слабых визуальных стимулов. В таких ситуациях участники корректируют свой критерий принятия решения, тогда как чувствительность к сенсорному сигналу остается неизменной. Кроме того, предоставление индивидам предшествующей информации о вероятности стимула показало влияние на уверенность в перцептивном решении. Помимо внешней и явной информации о вероятности предстоящих стимулов, история перцептивного выбора также влияет на принятие решений, с более сильными смещениями выбора в неопределенных перцептивных решениях. В следующем мы определяем смещение, индуцированное историей выбора, как неявное смещение, так как оно возникает из внутренних процессов, которые экспериментатор не контролирует явно. Важно отметить, что термины неявное и явное, используемые в данной статье, не относятся к уровню осознанности участников. Скорее, мы классифицируем смещение истории выбора как неявное, потому что оно возникает в отсутствие явной информации, предоставленной наблюдателю. Хотя исследования продемонстрировали адаптивность смещений истории выбора к моделям окружающей среды участников, не было исследовано, как они взаимодействуют с явными смещениями. Хотя значительный объем исследований показал, что явные ожидания и история выбора формируют восприятие на поведенческом уровне, существенный пробел остается в нашем понимании различных или общих нейронных процессов. Густаторная стимуляция у крыс в сочетании с вычислительным моделированием показала, что ожидания стимулов модулировали престимульную метастабильную динамику нейронной активности. Используя записи MEG у людей, Kok и коллеги сообщили, что нейронные представления ожиданных визуальных стимулов в престимульной активности сильно напоминали вызванную активность после начала ожидаемых стимулов, что указывает на то, что мозг генерирует шаблоны стимулов в сенсорной коре для предсказания ожидаемых входов. Престимульная активность также отражала смещения истории выбора. Удивительно, что не было исследований, которые изучали бы влияние неявных и явных смещений на престимульную активность в одном и том же парадигме.

Исследование престимульной активности

Исследования EEG и MEG подчеркнули влияние престимульных осцилляций, особенно в альфа и бета частотном диапазоне, на перцептивное принятие решений. Множество исследований показали, что престимульная альфа/бета мощность в соматосенсорной коре отрицательно коррелирует с частотой обнаружения для последующего слабого тактильного стимула. Согласно модели базовой сенсорной возбудимости (BSEM), престимульная альфа мощность положительно коррелирует с критерием принятия решения участников в задачах на обнаружение. Действительно, недавние исследования в визуальной и соматосенсорной областях подтвердили положительную корреляцию между спонтанными модуляциями престимульной альфа мощности и критерием участников. До настоящего времени только два исследования экспериментально манипулировали критерием принятия решения у людей. Оба исследования использовали визуальную задачу на обнаружение, вызывая изменения критерия через стратегию вознаграждения или прайминг. Однако два экспериментальных исследования не предоставили последовательных доказательств, поддерживающих роль альфа мощности. Прогнозы сверху вниз также связаны с модуляциями бета мощности. В соответствии с этим представлением, контроль целенаправленной сенсорной обработки был связан с бета мощностью и бета всплесками. Бета мощность также предлагалась как связанная с поддержанием когнитивных состояний, с доказательствами, указывающими на то, что бета мощность не только поддерживает, но и реактивирует когнитивные состояния, которые необходимы для текущей задачи, что снова поддерживает идею престимульного шаблона ожиданий, как предлагалось ранее.

Влияние предшествующей активности на восприятие

В резюме, предыдущие исследования предложили, что престимульные альфа и бета мощности служат нейронными коррелятами ожиданий стимулов. Однако остается неясным, какие конкретные роли играют престимульные альфа и бета мощности в формировании смещений принятия решений и связаны ли они с явными и неявными смещениями. Чтобы заполнить этот пробел, мы провели два комплементарных исследования EEG, которые различались по временному контексту появления стимулов. Мы предположили, что человеческие наблюдатели будут использовать информацию о вероятности стимула, чтобы корректировать свои критерии обнаружения и оценки уверенности и проявлять смещения истории выбора. На основе предыдущих результатов эти смещения должны отражаться в престимульных альфа и/или бета частотных осцилляциях в сенсорных областях.

Результаты исследования

Мы провели два исследования, в которых участники должны были определить, ощущали ли они слабый соматосенсорный стимул, и затем указать свою уверенность в этом решении. В первом исследовании участники получали информацию о вероятности стимула в начале каждого блока условий, которая оставалась действительной до появления следующего сигнала вероятности. Во втором исследовании участники получали информацию о вероятности стимула перед каждым испытанием. В обоих исследованиях участники показали более высокую частоту правильных обнаружений и ложных срабатываний в условиях высокой вероятности стимула, что указывает на более консервативный критерий принятия решений в условиях высокой вероятности. Кроме того, участники показали более высокую уверенность в испытаниях, в которых их ответ совпадал с их ожиданиями. Эти результаты показывают, что как явные, так и неявные смещения формируют тактильное восприятие и взаимодействуют в стабильных условиях вероятности.

Нейронные корреляты смещений

Мы также исследовали нейронные корреляты явных и неявных смещений в восприятии. Мы обнаружили, что престимульная бета мощность в различных областях мозга коррелирует с изменениями критерия принятия решений и взаимодействует с предыдущим выбором в стабильных условиях вероятности. Престимульная бета мощность также отражала влияние явного смещения на оценки уверенности в обоих условиях. В нестабильных условиях вероятности неявное смещение отражалось в престимульной бета мощности в заднетеменной области. В стабильных условиях вероятности наиболее сильная модуляция бета мощности предыдущего выбора была локализована во вторичной соматосенсорной коре. Оба источника частично посредничали эффект предыдущего ответа на текущий ответ. В резюме, мы предлагаем, что престимульная бета мощность в различных кортикальных областях реализует явные и неявные смещения.