Звуки меняют зрение: открыта новая связь между слухом и зрением в мозге

Исследователи из Международной школы перспективных исследований (SISSA) в Триесте обнаружили, что звуки могут изменять то, как мозг интерпретирует визуальную информацию. Исследование, опубликованное в журнале PLOS Computational Biology, показывает, что у крыс слуховые сигналы систематически изменяют зрительное восприятие, сжимая их «перцептуальное пространство».

Экспериментальная установка и условия аудиовизуального стимула. Автор: PLOS Computational Biology (2025). DOI: 10.1371/journal.pcbi.1013608

Комбинируя поведенческие эксперименты и вычислительное моделирование, ученые установили, что слуховые сигналы оказывают тормозящее влияние на зрительное восприятие. Это предоставляет новую перспективу на то, как органы чувств взаимодействуют в мозге.

Как чувства взаимодействуют в мозге

Как объясняет Давиде Зокколан, координировавший экспериментальную часть исследования: «Входные данные от одной сенсорной модальности — например, звука — могут напрямую влиять на обработку другой, такой как зрение, через связи, соединяющие унимодальные корковые области».

Эксперименты по влиянию звуков на зрение

Крыс обучали классифицировать визуальные стимулы по их временной частоте, одновременно подвергая воздействию звуков, не имеющих отношения к задаче. Частота этих звуков могла либо совпадать с визуальными стимулами, либо нет.

Зокколан поясняет: «Можно было ожидать, что зрительная кора спонтанно интегрирует звуки, и что согласованные слуховые стимулы улучшат зрительное восприятие, а несогласованные — ухудшат. Но это не так».

Когда звук тормозит зрение

Эудженио Пьязини, координировавший вычислительную часть исследования, объясняет: «Результаты показывают, что производительность зрительной классификации у крыс систематически изменялась под влиянием звуков пропорционально их интенсивности. В частности, сочетание звуков с движущимися визуальными стимулами приводило к сжатию зрительного перцептивного пространства. Общий эффект слуховых стимулов на визуальные был тормозящим».

Таким образом, в присутствии интенсивных звуков крысы существенно недооценивали временную частоту визуальных стимулов.

Подтверждение моделированием

Чтобы понять механизмы этого явления, исследователи разработали байесовскую модель, в которой зрительные нейроны тормозились одновременными звуками пропорционально их интенсивности.

«Модель с замечательной точностью воспроизвела экспериментальные данные, поддерживая гипотезу, что слуховые входы могут избирательно тормозить активность зрительных нейронов и тем самым изменять восприятие», — говорит Пьязини.

Новая перспектива для мультисенсорного мозга

«Наше исследование показывает, что даже прямые связи между первичными сенсорными областями — а не только мультимодальная интеграция в ассоциативных корах — могут глубоко влиять на перцептуальный опыт», — говорит Зокколан.

«Что касается эволюционных и экологических процессов, лежащих в основе этого механизма, мы можем только строить догадки. Эта тормозящая связь между слуховой и зрительной обработкой может отражать механизмы межзональной конкуренции, с помощью которых мозг усиливает значимость одной модальности, подавляя другую».

Больше информации: Mattia Zanzi et al, Seeing what you hear: Compression of rat visual perceptual space by task-irrelevant sounds, PLOS Computational Biology (2025). DOI: 10.1371/journal.pcbi.1013608