At kaste en baseball er svært. Som xkcd påpegede lige i går, kræver det at kaste en strejke nøjagtigt at en kande frigiver bolden på et ekstremt præcist øjeblik - ved at gøre det mere end et halvt millisekund for tidligt eller for sent får den til at gå glip af strejkezonen. Fordi det tager langt længere tid (hele fem millisekunder) bare for vores nerveimpulser at dække afstanden til vores arm, kræver dette brag, at hjernen sender et signal til hånden for at frigive kuglen godt inden armen har nået sit rette kast position.
Den ene bedrift endnu vanskeligere end at kaste en fastball, kan dog ramme en. Der er en forsinkelse på 100 millisekunder mellem det øjeblik, dine øjne ser en genstand, og det øjeblik, din hjerne registrerer det. Som et resultat, når en dej ser en fastball flyve forbi ved 100 km / h, er den allerede flyttet yderligere 12, 5 fod, når hans eller hendes hjerne faktisk har registreret sin placering.
Hvordan kan det så lykkedes batters nogensinde at komme i kontakt med 100 mph fastballs - eller for den sags skyld 75 mph skift?
I en undersøgelse, der blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Neuron, brugte UC Berkeley-forskere fMRI (funktionel magnetisk resonansafbildning) til at kortlægge forudsigelsesmekanismerne i hjernen, der gør det muligt for hitters at spore tonehøjder (og sætter alle slags mennesker i stand til at forestille sig stierne for bevægelige objekter i generel). De fandt ud af, at hjernen er i stand til effektivt at "skubbe" frem objekter med i deres bane fra det øjeblik, den først ser dem, ved at simulere deres sti baseret på deres retning og hastighed og give os mulighed for ubevidst at projicere, hvor de vil være et øjeblik senere.
Forskningsteamet satte deltagere i en fMRI-maskine (som måler blodstrøm til forskellige dele af hjernen i realtid) og fik dem til at se en skærm, der viser "flash-drag-effekten" (nedenfor), en visuel illusion, hvor en bevægelig baggrund får hjernen til at fejlagtigt tolke kort blinkede stationære genstande som bevægende. ”Hjernen fortolker blinkene som en del af bevægelsesbaggrunden og griber derfor ind i sin forudsigelsesmekanisme for at kompensere for behandling af forsinkelser, ” sagde Gerrit Maus, papirets hovedforfatter, i en pressemeddelelse.
Fordi deltagernes hjerner troede, at disse kort blinkende kasser bevægede sig, antog forskerne, at området af deres hjerne, der var ansvarlig for at forudsige bevægelse af genstande, ville vise øget aktivitet. På samme måde, når der vises en video, hvor baggrunden ikke bevægede sig, men de blinkende objekter faktisk gjorde, ville den samme bevægelsesforudsigelsesmekanisme medføre, at lignende neuronaktivitet opstår. I begge tilfælde udviste V5-regionen i deres visuelle cortex karakteristisk aktivitet, hvilket antyder, at dette område er hjemsted for bevægelsesforudsigelsesfunktioner, der giver os mulighed for at spore hurtigt bevægende objekter.
Tidligere i en anden undersøgelse havde det samme team nulstillet V5-regionen ved hjælp af transkranial magnetisk stimulering (hvilket interfererer med hjerneaktivitet) for at forstyrre området og fandt, at deltagerne var mindre effektive til at forudsige bevægelse af genstande. “Nu kan vi ikke kun se resultatet af forudsigelse i område V5, men vi kan også vise, at det er årsagsmæssigt involveret i at gøre det muligt for os at se objekter nøjagtigt i forudsagte positioner, ” sagde Maus.
Det er ikke meget af et spring at antage, at denne forudsigelsesmekanisme er mere sofistikeret i nogle mennesker end andre - hvilket er grunden til, at de fleste af os ville græde, når vi prøver at ramme fastballen i en større ligakande.
En fiasko i denne mekanisme kan være på arbejde, siger forskerne, hos mennesker, der har bevægelsesopfattelsesforstyrrelser såsom akinetopsia, hvilket efterlader evnen til at se stationære genstande helt intakte, men gør en person i det væsentlige blind for noget i bevægelse. Bedre forståelse af, hvordan neurologisk aktivitet i V5-regionen sammen med andre områder i hjernen giver os mulighed for at spore og forudsige bevægelse på lang sigt kan hjælpe os med at udvikle behandlinger for disse slags lidelser.
