Исследователи нашли «физический движок» мозга

Вне зависимости от того, преуспевали ли люди в физике в вузе, их в любом случае можно назвать настоящими мастерами этой науки — когда дело доходит до понимания и предсказывания того, каким образом поведут себя объекты в реальном мире. Ученые из Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) нашли источник этой интуиции, «физический движок» мозга.

Этот отдел работает в тех случаях, когда человек смотрит на какое-либо физическое явление, но при этом «физический движок» связан не со зрением, а с теми регионами мозга, которые отвечают за планирование деятельности. Наблюдающий в любую секунду готов увернуться, поймать, дернуть или сделать еще что-то, что подсказывает ему мозг, ведущий расчеты в реальном времени. На основе полученной при этом исследовании информации можно будет, например, создавать более сообразительных роботов.

Ведущий специалист научной группы, доцент Джейсон Фишер (Jason Fischer), рассказал, что каждый человек в своей голове постоянно проводит вычисления. Эти расчеты необходимы для выживания, но до нынешнего времени ученые не могли определить, какие отделы мозга отвечают за симуляцию, и, соответственно, направленно изучить их. Вместе со специалистами из Института технологии Массачусетса (Massachusetts Institute of Technology) исследователь провел серию экспериментов, чтобы получить эти данные.

Во время первого эксперимента люди смотрели на башни из блоков (как в игре «Дженга»). Ученые попросили их примерно определить, куда приземлятся блоки, если башня развалится, а также каких блоков в ней больше, синих или желтых. Во время эксперимента мозговая активность участников фиксировалась. За цвет блоков отвечал визуальный центр, а вот направление их возможного падения анализировалось «физическим движком». Во втором опыте людям показывали видеоролики, во время которых на экране двигались две точки, и предлагали угадать, куда они переместятся в следующий момент времени. И в первом, и во втором случае исследователи отметили большую активность в регионах мозга, отвечающих за планирование движений.

Джейсон Фишер рассказал, что таким образом появилась гипотеза о связи этих регионов с «физическим движком», и предположил, что это может иметь корни в детстве. Когда дети тренируют свои моторные навыки, они параллельно познают, как ведет себя мир, и что будет с конкретным предметом, если его схватить. Таким образом, в их головах создаются физические модели мира вокруг, а также варианты их поведения при различных действиях со стороны ребенка. Третий опыт подтвердил теорию ученых — участников попросили просто посмотреть серию коротких роликов, в части из которых было много различных физических явлений, а в другой — мало. Чем больше физичекой информации было на экране, тем активнее работали ключевые отделы мозга.

Возможно, результаты исследования, которые опубликованы в газете Proceedings of the National Academy of Sciences, помогут не только в создании роботов, но и в лечении людей. Например, такая болезнь, как апраксия, нарушение целенаправленности действий, может быть связана с дефектом «физического движка», невозможностью полноценно симулировать процессы, происходящие в окружающем мире.

Вне зависимости от того, преуспевали ли люди в физике в вузе, их в любом случае можно назвать настоящими мастерами этой науки — когда дело доходит до понимания и предсказывания того, каким образом поведут себя объекты в реальном мире. Ученые из Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) нашли источник этой интуиции, «физический движок» мозга.

Этот отдел работает в тех случаях, когда человек смотрит на какое-либо физическое явление, но при этом «физический движок» связан не со зрением, а с теми регионами мозга, которые отвечают за планирование деятельности. Наблюдающий в любую секунду готов увернуться, поймать, дернуть или сделать еще что-то, что подсказывает ему мозг, ведущий расчеты в реальном времени. На основе полученной при этом исследовании информации можно будет, например, создавать более сообразительных роботов.

Ведущий специалист научной группы, доцент Джейсон Фишер (Jason Fischer), рассказал, что каждый человек в своей голове постоянно проводит вычисления. Эти расчеты необходимы для выживания, но до нынешнего времени ученые не могли определить, какие отделы мозга отвечают за симуляцию, и, соответственно, направленно изучить их. Вместе со специалистами из Института технологии Массачусетса (Massachusetts Institute of Technology) исследователь провел серию экспериментов, чтобы получить эти данные.

Во время первого эксперимента люди смотрели на башни из блоков (как в игре «Дженга»). Ученые попросили их примерно определить, куда приземлятся блоки, если башня развалится, а также каких блоков в ней больше, синих или желтых. Во время эксперимента мозговая активность участников фиксировалась. За цвет блоков отвечал визуальный центр, а вот направление их возможного падения анализировалось «физическим движком». Во втором опыте людям показывали видеоролики, во время которых на экране двигались две точки, и предлагали угадать, куда они переместятся в следующий момент времени. И в первом, и во втором случае исследователи отметили большую активность в регионах мозга, отвечающих за планирование движений.

Джейсон Фишер рассказал, что таким образом появилась гипотеза о связи этих регионов с «физическим движком», и предположил, что это может иметь корни в детстве. Когда дети тренируют свои моторные навыки, они параллельно познают, как ведет себя мир, и что будет с конкретным предметом, если его схватить. Таким образом, в их головах создаются физические модели мира вокруг, а также варианты их поведения при различных действиях со стороны ребенка. Третий опыт подтвердил теорию ученых — участников попросили просто посмотреть серию коротких роликов, в части из которых было много различных физических явлений, а в другой — мало. Чем больше физичекой информации было на экране, тем активнее работали ключевые отделы мозга.

Возможно, результаты исследования, которые опубликованы в газете Proceedings of the National Academy of Sciences, помогут не только в создании роботов, но и в лечении людей. Например, такая болезнь, как апраксия, нарушение целенаправленности действий, может быть связана с дефектом «физического движка», невозможностью полноценно симулировать процессы, происходящие в окружающем мире.