Обработка манипулируемых объектов выявляет разные нейронные и поведенческие сигнатуры для визуальных, функциональных и манипуляционных свойств

Как наш мозг понимает повседневные инструменты

Взять ножницы или повернуть ключ в замке кажется простым действием, но за этими жестами стоит сложная хореография в мозге. В этом исследовании задается на первый взгляд простой вопрос: когда мы смотрим на предметы быта и используем их, рассматривает ли мозг их внешний вид, способ использования и назначение как отдельные виды информации? Разделив эти компоненты, авторы показывают, что наше знание об объектах устроено удивительно упорядоченно и эффективно.

Вид, использование и назначение как разные подсказки

Авторы сосредотачиваются на «манипулируемых объектах» — ножницах, ключах, кистях и подобных предметах, которые можно схватить и использовать для достижения цели. Они делят знания об этих объектах на три типа. Первый — визуальная информация: как выглядит объект — форма, цвет, материал. Второй — манипуляция: как мы двигаем рукой и пальцами при использовании, например точный щипковый захват или хват всей рукой. Третий — функция: для чего предназначен предмет — резать, чистить, открывать и т. п. Ранние исследования пациентов с повреждениями мозга намекали, что эти виды знаний могут нарушаться раздельно, но было неясно, как они организованы в здоровом мозге, когда все три типа изучаются одновременно.

Проверка того, насколько объекты кажутся похожими мозгу

Чтобы исследовать эту организацию, команда составила подробные списки признаков для 80 инструментов на основе тысяч описаний добровольцев. Для каждой пары объектов вычисляли, насколько они похожи по внешнему виду, по способу манипуляции и по функции. Затем в серии поведенческих экспериментов участники видели последовательности изображений, показывающих несколько вариантов одного объекта, за которыми следовал новый объект, который был либо очень похож, либо умеренно похож, либо сильно отличался по одному из трех типов знания при относительной постоянности двух других. Задание было простым: нажать кнопку, как только вы заметите, что объект изменился. По всем трём типам знания люди медленнее замечали смену, когда новый объект был более похож на предыдущие по тестируемому измерению, что говорит о том, что сходство по внешнему виду, манипуляции или функции независимо затрудняет различение объектов.

Наблюдая, как активность мозга адаптируется, а затем «освобождается»

В экспериментах с регистрацией мозговой активности другие группы добровольцев лежали в МРТ-сканере и просто смотрели похожие последовательности изображений без каких-либо нажатий. Исследователи использовали метод адаптации: когда один и тот же тип объекта показывают многократно, активность связанных областей мозга обычно уменьшается, а затем восстанавливается — или «освобождается» — когда появляется что-то существенно отличное. Постепенно меняя степень похожести финального объекта на предыдущие по одному типу знаний за раз, команда могла увидеть, где в мозге ответы усиливаются по мере того, как объекты становятся менее похожими. Визуальное сходство вызывало градуированные изменения главным образом в областях вентрального зрительного потока, включая фузиформную извилину и соседние зоны, известные обработкой формы, материала и поверхностных признаков. Сходство в способе ручного использования влияло на области дорсального зрительного потока, особенно в и вокруг внутрипаретальной борозды, которые участвуют в направлении захвата и движений руки. Функциональное сходство, в свою очередь, формировало ответы в латеральных окципитально-височных областях, которые, как считают, кодируют более высокоуровневые цели действий, такие как «резать» или «открывать».

Где сходятся разные типы знаний

Хотя каждый тип информации имел свои предпочтительные сети, они не были полностью изолированы. Некоторые регионы в средней части височной доли, особенно медиальная фузиформная извилина и коллатеральная борозда, проявляли чувствительность более чем к одному типу знаний. Эти зоны находятся на пересечении, с связями к областям, вовлечённым в зрение, контроль рук и понимание действий. Авторы предполагают, что эти участки могут выступать в роли интеграционных хабов, объединяя внешний вид объекта, способ его использования и его назначение в более богатое, единое представление. После формирования такого интегрированного образа он может быть передан в париетальные и фронтальные области для обеспечения плавного, целенаправленного взаимодействия с предметом.

Что это значит для повседневной жизни

Для неспециалиста ключевое послание заключается в том, что мозг не хранит «ножницы» в одной мысленной коробке. Вместо этого он разлагает объект как минимум на три переплетённых потока: его внешний вид, движения рук, необходимые для использования, и его назначение. Каждый из этих потоков обрабатывается частично в отдельных областях мозга и организован по тому, насколько разные объекты похожи вдоль соответствующего измерения. Такое разделение функций помогает объяснить, почему некоторые пациенты могут узнавать объект, но не уметь им пользоваться, или описывать его назначение, но не справляться с выполнением действия. В более широком смысле исследование показывает, что наша способность мгновенно распознавать и использовать инструменты базируется на тонко настроенной системе, которая сортирует и интегрирует разные виды знаний, позволяя нам легко взаимодействовать с миром, полным объектов.

Цитирование: Valério, D., Peres, A. & Almeida, J. Manipulable object processing reveals distinct neural and behavioral signatures for visual, functional, and manipulation properties. Commun Psychol 4, 28 (2026). https://doi.org/10.1038/s44271-026-00393-z

Ключевые слова: распознавание объектов, использование инструментов, сети мозга, визуальная когниция, нейронаука