Hoe onze hersenen voorspellen waar snelle objecten naartoe zullen gaan

Hoe onze hersenen voorspellen waar snelle objecten naartoe zullen gaan
Foto credit: Flickr

Nieuw onderzoek kan verklaren waarom sommige mensen-achtige sportsterren veel sneller anticiperen op en reageren op snel bewegende objecten dan anderen.

Wanneer Serena Williams een bliksemsnelle tennisservice geeft, verwonderen de meesten van ons over haar vaardigheden en snelheid. Als je bedenkt wat het menselijk brein overwint om het te laten gebeuren, zijn dit soort prestaties niets minder dan een wonder.

Wanneer we een bewegend object, zoals een vlieg, bekijken, ervaren we dit in het heden. Maar vertragingen in de manier waarop de hersenen het beeld van het oog verwerken, betekent dat ons bewustzijn van visuele gebeurtenissen achterblijft bij hun optreden.

"Wanneer objecten zoals vliegen onvoorspelbaar bewegen en we hun locaties extrapoleren, zien we ze uiteindelijk op plaatsen waar ze nooit zijn geweest."

Dus om het mogelijk te maken een vlieg te meppen of een bewegende bal te vangen, hebben de hersenen een manier ontwikkeld om deze vertraging te verhelpen. Dit betekent dat we ons niet bewust zijn van deze vertraging en zelfs zeer snel in contact kunnen komen met zelfs snel bewegende objecten.

Onderzoekers onderzochten dit fenomeen en ontdekten dat de vertraging waarmee mensen oogbewegingen naar een doelwit maken voorspelt waar ze het doelwit waarnemen, en sommige mensen doen dit beter dan anderen.

Hinze Hogendoorn, senior research fellow van de School of Psychological Science aan de Universiteit van Melbourne, zegt dat de hersenen vervolgens uitzoeken wat het doelwit vervolgens gaat doen.

"Het leuke daarvan is dat het brein kennelijk 'weet' hoe lang de oogbeweging gaat duren, dat gebruikt om te berekenen in welke richting de oogbeweging wordt gestuurd, en gebruikt ook datzelfde signaal om het bewustzijn te vertellen waar het object zich bevindt. in de eerste plaats ", legt Hogendoorn uit.


Haal het laatste uit InnerSelf


"Dus, het is een omkering van het intuïtieve idee dat we oogbewegingen maken naar de plaats waar we het doelwit zien. In plaats daarvan, de oogbeweging dat we gaan maken bepaalt waar we het doelwit zien waarnaar we de oogbeweging maken ", zegt hij.

"Wanneer objecten zoals vliegen onvoorspelbaar bewegen en we hun locaties extrapoleren, zien we ze uiteindelijk op plaatsen waar ze nooit zijn geweest."

'Het heden voorspellen'

Het papier, dat verschijnt in de Journal of Neuroscience, kijkt naar transmissievertragingen in het zenuwstelsel die uitdagingen vormen voor het lokaliseren van bewegende objecten doordat de hersenen vertrouwen op verouderde informatie om hun positie te bepalen.

"Effectief handelen in het heden vereist dat de hersenen niet alleen compenseren voor de tijd die verloren gaat in de transmissie en verwerking van sensorische informatie, maar ook voor de verwachte tijd die besteed zal worden aan het voorbereiden en uitvoeren van motorische programma's", schrijven de auteurs. "Het niet in rekening brengen van deze vertragingen zal resulteren in de verkeerde lokalisatie en mistargeting van bewegende objecten."

Deelnemers aan het onderzoek moesten de waargenomen positie van een bewegend ringvormig doelwit met een computermuis aangeven. Zwart-witte segmenten bleven bewegen, maar veranderden geleidelijk in uniform donkergrijs.

"Als een heel systeem van waarneming tot actie, moet je weten hoelang de vertraging onderweg zal zijn."

Onderzoekers vroegen de waarnemers om de muis te bewegen zodra het doelwit volledig grijs was.

Onderzoekers ontdekten dat het visuele systeem de ruimtelijke en tijdelijke kenmerken van een aanstaande oogbeweging gebruikt om visuele objecten te lokaliseren voor actie en perceptie.

"Deze contra-intuïtieve bevinding is belangrijk omdat het niet alleen laat zien dat extrapolatiemechanismen voor beweging werken om de gedragseffecten van neurale transmissievertragingen in de menselijke hersenen te verminderen, maar ook dat deze mechanismen nauw op elkaar zijn afgestemd in de perceptuele en oculomotorische systemen - dit zijn onderling verbonden regio's in heel de wereld het centrale zenuwstelsel dat interacteert om verschillende oogbewegingen te beheersen ", zegt Hogendoorn.

"Een verklaring is dat het brein zijn eigen vertragingen door voorspelling overwint. Door gebruik te maken van wat het weet over hoe objecten in de wereld bewegen, kunnen de hersenen vooruit werken om bekende vertragingen te compenseren, in wezen het heden voorspellend ", legt hij uit.

Extrapolatiedeskundigen

In visuele beweging kan de toekomstige positie van een bewegend object worden geëxtrapoleerd op basis van eerdere voorbeelden. Het team toonde onlangs aan dat deze neurale mechanismen inderdaad de vertraging verminderen waarmee de hersenen de positie van een bewegend voorwerp weergeven.

"Een snel bewegende bal, die je zou missen als de hersenen de verwerkingsvertragingen niet compenseerden, kan worden opgevangen omdat de toekomstige locatie kan worden geëxtrapoleerd op basis van voldoende informatie over het vorige traject", zegt Hogendoorn.

"Het nauwkeurig vangen van de bewegende bal vereist verder dat de hersenen compenseren, niet alleen voor de vertragingen die inherent zijn aan de verwerking van de inkomende visuele informatie, maar ook voor de extra vertragingen bij de planning en uitvoering van de hand- en armbeweging," legt hij uit .

"Effectief functioneren in het heden vereist een voorspellend mechanisme dat nauwkeurig de tijd verwerkt die verloren gaat in de transmissie en verwerking van die sensorische informatie", zegt Hogendoorn. "Evenals de verwachte tijd die verloren gaat bij de voorbereiding van het volgende motorprogramma, het verzenden van de bijbehorende motoropdrachten en het daadwerkelijk verplaatsen van de overeenkomstige effectoren - dat alles kan ongeveer een halve seconde duren."

"In die tijd is een snelle cricket- of tennisbal meer dan tien meter verplaatst. Dat een persoon het kan raken of vangen - dat is best verbazingwekkend. "

'Van waarneming naar actie'

Hogendoorn zegt dat de bevindingen aansluiten bij en uitbreiden van eerder onderzoek, door te laten zien dat bewegings extrapolatie mechanismen gekoppeld zijn aan soepele en snelle oogbewegingen.

Wat betreft topsporters, hij zegt dat ze een inherent vermogen kunnen hebben om al deze informatie sneller en nauwkeuriger te verwerken dan anderen, of deze te ontwikkelen door te oefenen. Of misschien allebei.

"Het feit dat mensen dat kunnen, betekent dat ze erg goed zijn in het extrapoleren en voorspellen waar de dingen zullen zijn en wanneer," zegt Hogendoorn.

"Als een heel systeem van waarneming tot actie, moet je weten hoelang de vertraging onderweg zal zijn."

Dus ook al ben je misschien geen atleet van wereldklasse, je kunt je nog steeds verbazen over de pure rekenkracht van je eigen brein, de volgende keer dat je een bal probeert te vangen.

Bron: Universiteit van Melbourne

Verwante Boeken

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = fasty brains; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}