Сенсорное ворота
Сенсорное ворота описывает нейронные процессы фильтрации избыточных или нерелевантных стимулов из всех возможных стимулов окружающей среды, достигающих мозга . Сенсорное регулирование, также называемое вентилированием или фильтрацией, предотвращает перегрузку информацией в высших корковых центрах мозга. Сенсорное ворота может также происходить в различных формах через изменения как в восприятии, так и в ощущениях, на которые влияют различные факторы, такие как « возбуждение , недавнее воздействие стимула и избирательное внимание». [1]
Хотя сенсорное управление в значительной степени происходит автоматически, оно также происходит в контексте обработки внимания, когда мозг выборочно ищет информацию, соответствующую цели. [2] Предыдущие исследования показали корреляцию между сенсорными воротами и различными когнитивными функциями, но пока нет убедительных доказательств того, что взаимосвязь между сенсорными воротами и когнитивными функциями не зависит от модальности.
Эффект коктейльной вечеринки
[ редактировать ]Эффект коктейльной вечеринки иллюстрирует, как мозг подавляет входные данные от стимулов окружающей среды, продолжая при этом обрабатывать сенсорные входные данные от посещаемого стимула. Эффект коктейльной вечеринки демонстрирует сенсорное ограничение слуха, но другие чувства также проходят через тот же процесс, защищая первичные области коры от перегрузки.
Задействованные нейронные регионы
[ редактировать ]Информация от сенсорных рецепторов попадает в мозг через нейроны и синапсы таламуса. таламуса Легочные ядра играют . важную роль в обеспечении внимания и фильтрации ненужной информации, связанной с сенсорными воротами В проверенном клиническом исследовании было обнаружено, что два стимула (S1 и S2) передаются в течение 500 мс между щелчками и 8 секунд между парами, при этом S1, как известно, генерирует след памяти, которая сохраняется предположительно в гиппокампа, в то время как S2 поступает позже для сравнения с первыми стимулами, поскольку он тормозится, если не поступает новая информация. (И S1, и S2 обычно относят к слуховым стимулам, вызываемым машинами, используемыми для проверки сенсорных ворот.) Легочные ядра в таламусе действуют как привратники, решая, какую информацию следует заблокировать, а какую отправить в дальнейшие области коры. [3] ЦНС (центральная нервная система), после того как легочные ядра считают информацию нерелевантной, действует как важный тормозной механизм, который предотвращает поступление информации в высшие кортикальные центры.
Сенсорное управление опосредовано сетью головного мозга, которая включает в себя слуховую кору (АС), префронтальную кору , гиппокамп , а также обонятельную кору, которая играет роль в феномене сенсорного открытия. Другие области мозга, связанные с сенсорными воротами, включают миндалевидное тело , полосатое тело , медиальную префронтальную кору и область дофаминовых клеток среднего мозга ( только ГАМКергические нейроны). Исследования сенсорных регулировок в основном проводились в областях коры головного мозга, где стимул идентифицируется сознательно, поскольку это менее инвазивный способ изучения сенсорных регулировок. Исследования на крысах также показывают, что ствол мозга, таламус и первичная слуховая кора играют роль в сенсорном пропускании слуховых стимулов. [4]
Методы измерения
[ редактировать ]Парадигма парного клика
[ редактировать ]Парадигма парного щелчка — это распространенный неинвазивный метод, используемый для измерения сенсорного ворота, типа потенциала, связанного с событием . При нормальном сенсорном стробировании, если человек слышит пару щелчков с разницей в 500 мс, он пропускает второй щелчок, поскольку он воспринимается как избыточный. Свидетельства открытия можно увидеть в волне P50, возникающей в мозгу через 50 мс после щелчка. Низкие значения волны Р50 указывают на то, что произошло сенсорное ворота. Высокие значения волны P50 указывают на отсутствие сенсорного контроля. У лиц, страдающих шизофренией, амплитуда S2 снижается только на 10–20%, тогда как у лиц без шизофрении амплитуда S2 снижается на 80–90%.
Другие методы
[ редактировать ]Электроэнцефалография (ЭЭГ) и магнитоэнцефалография (МЭГ) используются для измерения реакций мозга и являются распространенными методами изучения сенсорных ворот. Одним из типов показателей ЭЭГ, используемых для исследования сенсорных ворот, является потенциал, связанный с событием (ERP). ЭЭГ-исследование сенсорного ворота показывает, что ворота начинаются почти сразу после получения стимула. Исследования позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) показали, что повышенная потребность в передаче информации сопровождается увеличением вовлеченности таламуса. Тестирование волны P50 — одно из многих потенциальных исследований, связанных со слуховыми событиями.
Дефицит сенсорных ворот и психические заболевания
[ редактировать ]Шизофрения
[ редактировать ]Большой интерес к исследованиям сенсорных ворот направлен на улучшение дефицита у людей с диагнозом шизофрения . У людей, страдающих шизофренией, часто наблюдаются нарушения в нейрональном ответе волны P50 , поэтому P50 является наиболее распространенным методом диагностики. Тест проводится путем того, что пациенты слышат два однородных звука с интервалом 500 миллисекунд. Пока пациенты слышат звук, с помощью ЭЭГ измеряют активность мозга в ответ на эти звуки. У здорового человека наблюдается снижение мозговой активности при прослушивании второго звука, тогда как у субъекта, демонстрирующего равную мозговую активность первому звуку, с большей вероятностью развивается шизофрения. Поскольку у людей с шизофренией часто бывает перегрузка воспринимаемыми стимулами, волна P50 может играть решающую роль в освещении сенсорных ворот на неврологическом уровне. [5]
В настоящее время тест проводился на мышах, и результаты были идентичны человеческим: активность мозга снизилась при втором звуке. Во втором эксперименте ученые поместили внутренние электроды в слуховые области мозга. Выяснилось, что к моменту появления второго звука уже началось падение мозговой активности со стороны ствола мозга. Открытие эффекта фильтра, активирующегося, как только ствол мозга воспринимает звук, было проведено на мышах с «синдромом делеции 22q11», синдромом, связанным с шизофренией у людей. [5] Продолжающееся исследование, которое предстоит проверить, предполагает, что система фильтров действительно находится в стволе мозга, что дает надежду на обнаружение неврологического источника шизофрении.
Посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР)
[ редактировать ]У людей с посттравматическим стрессовым расстройством также наблюдаются нарушения сенсорного контроля. По сравнению с людьми с генерализованным тревожным расстройством и контрольной группой у людей с посттравматическим стрессовым расстройством наблюдается высокая сенсорная гиперактивность и нарушение сенсорной расторможенности. [6] Исследования влияния посттравматического стрессового расстройства на шлюзование P50 дали неоднозначные результаты: некоторые обнаружили закономерность, аналогичную шизофрении. [7] некоторые обнаружили, что это ограничивалось только слуховой стимуляцией, [8] и другие, не обнаружившие никакого эффекта. [9] Также наблюдалось нарушение стробирования N100 и P200. [9]
Влияние лекарств
[ редактировать ]Никотин
[ редактировать ]Одной из причин, по которой люди сообщают, что им нравится курить сигареты, является способность никотина способствовать их избирательному вниманию. [3] Никотин заставляет рецепторы выделять оксид азота , который замедляет сенсорное торможение, вызывая подавление последующих стимулов. Благодаря своему эффекту никотин может корректировать сенсорный дефицит у больных шизофренией (80% больных шизофренией выкуривают до 30 сигарет в день). [3] хотя эффект длится всего около 30 минут, поскольку никотиновые рецепторы быстро теряют чувствительность. Такое же самолечение наблюдается среди людей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), а также среди людей с аутистическим спектром . [ нужна ссылка ]
Сенсорные ворота и творчество
[ редактировать ]Некоторые исследования показывают доказательства связи между сенсорными воротами и творческим мышлением. Один эксперимент, проведенный в 2015 году, предполагает, что так называемая «протекающая» продолжительность концентрации внимания у людей с высоким уровнем психопатологии может привести к повышению творческих способностей. В ходе исследования ученые обнаружили, что творческие люди, как правило, демонстрируют сниженную сенсорную чувствительность, меньше фильтруя звук, чем нормальные испытуемые. Снижение способности подавлять вторичную информацию привело к тому, что через сознательный мозг проходил более широкий спектр нефильтрованных стимулов, что позволяло творческому человеку интегрировать различные идеи, обеспечивая творческое мышление. В эксперименте приняли участие 97 участников, чья креативность измерялась путем записи их достижений и проведения теста на дивергентное мышление . После этого сенсорное ворота измеряли как по ЭЭГ, так и по слуховым щелчкам. Результаты доказали, что люди с творческими достижениями действительно демонстрировали снижение скрытого торможения по сравнению со средними испытуемыми. Таким образом, исследование показало доказательства корреляции между креативностью и сенсорными воротами, а снижение фильтрации оказывается механизмом получения более широкого диапазона стимулов, что приводит к большей креативности. [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Д. А. Уилсон, в The Senses: A Comprehensive Reference, 2008.
- ^ Джонс, Луизиана; Хиллз, ПиДжей; Дик, К.М.; Джонс, СП; Брайт, П. (февраль 2016 г.). «Когнитивные механизмы, связанные со слуховым сенсорным воротами» . Мозг и познание . 102 : 33–45. дои : 10.1016/j.bandc.2015.12.005 . ISSN 0278-2626 . ПМЦ 4727785 . ПМИД 26716891 .
- ^ Jump up to: а б с Кромвель, Ховард К.; Мирс, Райан П.; Ван, Ли; Бутрос, Нэш Н. (апрель 2008 г.). «Сенсорные ворота: попытка перехода от фундаментальной к клинической науке» . Клиническая ЭЭГ и нейронауки . 39 (2): 69–72. дои : 10.1177/155005940803900209 . ISSN 1550-0594 . ПМК 4127047 . ПМИД 18450171 .
- ^ Ченг, Цзя-Сюн; Чан, Пей-Ин С.; Ниддам, Дэвид М.; Цай, Шан-Юэ; Сюй, Ши-Чье; Лю, Цзя-Йи (04 февраля 2016 г.). «Сенсорная вентиляция, контроль торможения и гамма-колебания в соматосенсорной коре человека» . Научные отчеты . 6 (1): 20437. Бибкод : 2016NatSR...620437C . дои : 10.1038/srep20437 . ISSN 2045-2322 . ПМЦ 4740805 . ПМИД 26843358 .
- ^ Jump up to: а б Ким, Стефани (9 сентября 2019 г.). «Исследователи изучают механизм, лежащий в основе слуховых сенсорных ворот -...» Обзор слуха . Проверено 22 июня 2020 г.
- ^ Клэнси, Кевин; Дин, Минчжоу; Бернат, Эдвард; Шмидт, Норман Б.; Ли, Вэнь (01 июля 2017 г.). «Беспокойный «покой»: внутренняя сенсорная гиперактивность и расторможенность при посттравматическом стрессовом расстройстве» . Мозг . 140 (7): 2041–2050. дои : 10.1093/brain/awx116 . ISSN 0006-8950 . ПМК 6059177 . ПМИД 28582479 .
- ^ Гисольфи, Эдуардо С.; Маргис, Регина; Беккер, Джефферсон; Занардо, Ана Паула; Стримицер, Иво М.; Лара, Диого Р. (1 февраля 2004 г.). «Нарушение сенсорных ворот P50 при посттравматическом стрессовом расстройстве, вторичном по отношению к городскому насилию» . Международный журнал психофизиологии . 51 (3): 209–214. doi : 10.1016/j.ijpsycho.2003.09.002 . ISSN 0167-8760 . ПМИД 14962572 .
- ^ Нейлан, Томас С.; Флетчер, Дэниел Дж.; Леноци, Мэриэнн; Маккаллин, Кейт; Вайс, Дэниел С.; Шенфельд, Фрэнк Б.; Мармар, Чарльз Р.; Фейн, Джордж (15 декабря 1999 г.). «Сенсорные ворота при хроническом посттравматическом стрессовом расстройстве: снижение слухового подавления р50 у ветеранов боевых действий» . Биологическая психиатрия . 46 (12): 1656–1664. дои : 10.1016/S0006-3223(99)00047-5 . ISSN 0006-3223 . ПМИД 10624547 . S2CID 5011944 .
- ^ Jump up to: а б Метеран, Ханье; Виндбьерг, Эрик; Ульдалл, Сигурд Вингаард; Глентхой, Бирте; Карлссон, Джессика; Оранж, Боб (март 2019 г.). «Привыкание к испугу, сенсорные и сенсомоторные ворота у перенесших травму беженцев с посттравматическим стрессовым расстройством» . Психологическая медицина . 49 (4): 581–589. дои : 10.1017/S003329171800123X . ISSN 0033-2917 . ПМИД 29769152 .
- ^ «Творчество и сенсорные ворота» . Психология сегодня . Проверено 22 июня 2020 г.