Foto: flickr

Ny forskning kan förklara varför vissa människor-liknande sportstjärnor-förutse och reagera på snabba objekt mycket snabbare än andra.

När Serena Williams återvänder en blixtsnabb tenniservice-de flesta av oss undrar på hennes skicklighet och hastighet. Med tanke på vad den mänskliga hjärnan övervinner för att få det att hända, är dessa slags prestationer inget annat än mirakulöst.

När vi tittar på ett rörligt föremål, som en fluga, upplever vi det i nutiden. Men förseningar i hur hjärnan bearbetar bilden från ögat innebär att vår medvetenhet om visuella händelser ligger bakom deras förekomst.

"När objekt som flugor rör sig oförutsägbart och vi fortfarande extrapolerar sina platser, hamnar vi på dem där de aldrig var."

För att göra det möjligt att sväva en fluga eller fånga en rörlig boll har hjärnan utvecklat ett sätt att övervinna denna fördröjning. Det betyder att vi inte känner till denna fördröjning och kan interagera med jämna och snabbt rörliga objekt extremt effektivt.

Forskare undersökte detta fenomen och fann att förseningen med vilken människor gör ögonrörelser till ett mål förutsäger var de uppfattar målet, och vissa människor gör det bättre än andra.

Hinze Hogendoorn, seniorforskare i skolan för psykologisk vetenskap vid University of Melbourne, säger att hjärnan sedan ser ut vad målet kommer att göra nästa.

"Det häftiga med det är att hjärnan tydligen vet" hur länge ögonrörelsen kommer att ta, använder den för att beräkna i vilken riktning som ska sända ögonrörelsen, och använder också samma signal för att berätta för medvetenheten var objektet är för det första ", förklarar Hogendoorn.

"Så det är en omvändelse av det intuitiva uppfattningen att vi gör ögonrörelser till den plats där vi ser målet. I stället ögatrörelsen som vi ska göra bestämmer var vi ser det mål som vi gör ögonrörelsen ", säger han.

"När objekt som flugor rör sig oförutsägbart och vi fortfarande extrapolerar sina platser, hamnar vi på dem där de aldrig var."

"Att förutse dagens"

Papperet, som visas i Journal of Neuroscience, ser på överföringsförseningar i nervsystemet som utgör utmaningar för att identifiera rörliga föremål på grund av hjärnans beroende av föråldrad information för att bestämma sin position.

"Att fungera effektivt i nutiden kräver att hjärnan kompenserar inte bara för den tid som förloras vid överföring och behandling av sensorisk information, men också för den förväntade tiden som kommer att användas till att förbereda och genomföra motorprogram", skriver författarna. "Om du inte tar hänsyn till dessa förseningar kommer det att resultera i fel lokalisering och missfärgning av rörliga objekt."

Deltagarna i studien var tvungna att ange den uppfattade positionen av ett rörligt ringformat mål med en datormus. Svartvita segment fortsatte att flytta men ändras gradvis till likformig mörkgrå.

"Som ett helt system från upplevelse till handling måste du veta hur länge förseningen kommer att vara under vägen."

Forskare bad observatörerna att börja flytta musen så snart målet var helt grå.

Forskare fann att det visuella systemet använder de rumsliga och temporära egenskaperna hos en kommande snabb-ögonrörelse för att lokalisera visuella objekt för handling och uppfattning.

"Detta motstridiga funktionssätt är viktigt eftersom det inte bara visar att rörelsekstrapoleringsmekanismer arbetar för att minska beteendepåverkan av neurala överföringsfördröjningar i människans hjärna, men också att dessa mekanismer är nära matchade i perceptuella och oculomotoriska system - dessa är sammanlänkade regioner i hela det centrala nervsystemet som interagerar för att styra olika ögonrörelser ", säger Hogendoorn.

"En förklaring är att hjärnan övervinner sina egna förseningar genom förutsägelse. Genom att använda vad den vet om hur föremål rör sig i världen, kan hjärnan arbeta för att kompensera för kända förseningar, som väsentligen förutsäger nutiden, förklarar han

Extrapolationsexperter

Vid visuell rörelse kan den framtida positionen för ett rörligt objekt extrapoleras baserat på tidigare prov. Teamet visade nyligen att dessa neurala mekanismer faktiskt minskar den fördröjning som hjärnan representerar positionen för ett rörligt föremål.

"En snabbt rörlig boll, som du skulle sakna om hjärnan inte kompenserade för fördröjningar i förloppet, kan fångas eftersom dess framtida plats kan extrapoleras med tanke på tillräckligt med information om dess tidigare bana, säger Hogendoorn.

"Precis att fånga den rörliga bollen kräver vidare att hjärnan kompenserar inte bara för de förseningar som är förknippade med behandlingen av den inkommande visuella informationen utan även för de ytterligare förseningar som uppstår vid planering och utförande av hand- och armrörelsen", förklarar han .

"Effektivt fungerande i nutiden kräver en prediktiv mekanism som exakt utarbetar den tid som förloras vid överföring och behandling av den sensoriska informationen", säger Hogendoorn. "Förutom den förväntade tiden som kommer att gå vilse vid förberedelserna för nästa motorprogram, sändning av tillhörande motorkommandon, och faktiskt att flytta motsvarande effektorer-allt detta kan ta upp till ungefär en halv sekund."

"På den tiden har en snabb cricket eller tennisboll flyttat mer än tio meter. Att en person kan slå den eller fånga den - det är ganska fantastiskt. "

"Från uppfattning till handling"

Hogendoorn säger att resultaten ligger i linje med och förlänger tidigare forskning, genom att visa att rörelsekstrapoleringsmekanismer är kopplade till smidiga och snabba ögonrörelser.

När det gäller elitesporter, säger han att de kan ha en inneboende förmåga att behandla all denna information snabbare och mer exakt än andra eller utveckla den genom övning. Eller kanske båda.

"Att människor kan göra det betyder att de är mycket bra på att extrapolera och förutsäga var saker kommer och när", säger Hogendoorn.

"Som ett helt system från upplevelse till handling måste du veta hur länge förseningen kommer att vara under vägen."

Så, även om du kanske inte är en idrottsman i världsklass, kan du fortfarande undra på den egna datorkraften i din egen hjärna nästa gång du försöker fånga en boll.

Källa: University of Melbourne

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon