Când o informație contrazice ceea ce ne așteptăm să vedem, pupilele tind să se dilate. Un studiu publicat în jurnalul ştiinţific Nature Human Behaviour sugerează că această reacție face parte dintr-un răspuns tranzitoriu de activare asociat cu actualizarea rapidă a „contextului mental” folosit de creier pentru percepție și învățare.
În experiment, surpriza a fost însoțită de dilatarea pupilelor și de modificări EEG, iar acești markeri s-au asociat cu un bias perceptiv mai redus și cu ajustări ale învățării în funcție de context. Autorii descriu procesul ca pe un posibil mecanism de „reîmprospătare” a reprezentărilor mentale.
După o surpriză, creierul pare să treacă într-un mod de „reîmprospătare”, iar pupilele dilatate sunt unul dintre semnele cele mai vizibile din exterior, a explicat coautorul Matt Nassar, profesor asociat de neuroștiințe și de științe cognitive și psihologice la Universitatea Brown.
„Dilatarea pupilelor semnalează un vârf de excitație, iar descoperirile noastre susțin ideea că aceste fluctuații rapide ale excitației au un rol util în creier”, a spus Nassar. „Acestea ne permit să facem față unei lumi care se schimbă adesea dintr-un context în altul.”
Dimensiunea pupilei reflectă mai mult decât nivelul de lumină
Studiile au arătat că dilatarea pupilei e mai complexă decât pare și poate reflecta o serie de detalii interne, dincolo de asocierea larg cunoscută cu iluminarea externă.
Pupilele se pot dilata ca răspuns la efortul cognitiv, la efortul fizic sau la activarea emoțională, dar și în urma administrării anumitor medicamente. Dimensiunea lor poate oferi indicii și despre ceea ce ne imaginăm sau despre amintirile pe care le retrăim în timpul somnului.
Pupilele își schimbă dimensiunea în mod regulat și în coordonare cu respirația: de obicei se dilată pe măsură ce expirăm și se contractă la începutul inspirației.
Locus coeruleus, implicat în răspunsul de activare
Fluctuațiile de activare care urmează unei surprize sunt mediate parțial de locus coeruleus, un mic grup de neuroni din trunchiul cerebral. Această structură e principala noastră sursă de norepinefrină, un neurotransmițător și hormon implicat în răspunsul de „luptă sau fugă”.
Locus coeruleus intră adesea în acțiune după un eveniment surprinzător: activitatea lui crește, iar creșterea se corelează cu modificările dimensiunii pupilelor și cu anumite unde cerebrale detectabile prin electroencefalografie (EEG).
Cercetările anterioare au găsit dovezi ale vârfurilor de norepinefrină și ale altor markeri de activare după evenimente surprinzătoare, a notat Nassar, însă rămâne neclar ce funcție îndeplinesc aceștia și cum ar putea influența comportamentul.
Un test de predicție a culorilor, urmărit cu EEG
Pentru a investiga acest aspect, Nassar și colegii săi au recrutat 63 de participanți adulți sănătoși într-un experiment în care aceștia trebuiau să facă predicții cu privire la stimulii colorați afișați pe un ecran.
Ecranele le-au arătat participanților o serie de pete colorate. La început, li s-a cerut pur și simplu să-și amintească ce culori tocmai văzuseră. În cele din urmă, au trecut la a prezice ce culori vor apărea în imaginea următoare, pe baza tiparelor pe care le învățaseră din imaginile anterioare.
În timp ce participanții făceau acest lucru, cercetătorii au colectat date fiziologice – printre care semnale EEG și modificări ale diametrului pupilei – pentru a examina cum reacționează creierul la o întorsătură neașteptată.
„Am dorit să surprindem fenomenul asociat cu două idei generale despre modul în care sistemul de excitație afectează comportamentul. Una dintre ele este legată de învățare, iar cealaltă de prejudecata perceptivă.”, a spus coautorul Harrison Marble, asistent de cercetare și manager în laboratorul lui Nassar.
Markerii de activare s-au asociat cu un bias perceptiv mai mic
Studiul a constatat că, atunci când ecranele afișau culori surprinzătoare, care contraziceau predicțiile, participanții aveau pupilele dilatate. În paralel, creștea amplitudinea unor răspunsuri EEG, inclusiv componenta P3a a P300; împreună cu dilatarea pupilelor, acestea au fost folosite ca markeri indirecți ai fluctuațiilor de activare asociate sistemului locus coeruleus/norepinefrină.
Cei care au trecut prin această reacție păreau să beneficieze de pe urma ei: ajustările lor de învățare erau potrivite situației, iar biasul perceptiv, mai redus. Mai exact, markerii de activare s-au asociat cu o rată mai mare de învățare atunci când schimbarea persista, dar cu o rată mai mică după evenimente izolate, de tip «oddball».
Participanții deveneau tot mai influențați de bias pe măsură ce imaginile se potriveau cu previziunile lor, dar o imagine neașteptată părea să-i scoată din acest tipar. Datele privind pupilele și undele cerebrale sugerează că au învățat din surprize și că au folosit informația pentru a-și forma previziunile viitoare.
Procesul ar putea funcționa ca un fel de mecanism de reîmprospătare pentru creier, care ne ajută să renunțăm la așteptările depășite și ne pregătește să începem să învățăm altele noi.
Surpriza poate semnala actualizarea contextului mental
„Creierul păstrează un anumit context mental, iar atunci când recunoaște că te afli într-o situație nouă, înlocuiești acel context. Modificările diametrului pupilei, precum și anumite valori ale EEG, sunt indicatori externi ai creierului care arată că acesta încarcă acel context nou”, a spus Nassar.
„Acest lucru limitează efectul pe care contextul anterior l-a avut asupra percepției și, totodată, oferă un punct de plecare curat, neîngreunat de așteptările anterioare, permițând astfel o învățare mai rapidă”, a adăugat el.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Bacteriile care dau gust brânzeturilor artizanale ar putea fi utile și intestinului
Cum poate fi transformat ADN-ul într-un dispozitiv de stocare a datelor care consumă de 100 de ori mai puțină energie
Oamenii de știință explică de ce mersul devine mai greu odată cu vârsta
Remediul împotriva căderii părului s-ar putea ascunde în interiorul organismului, iar cercetătorii încearcă să-l descopere
