Поиск новой методологии для решения проблемы сознания

Что такое сознание? Несмотря на то, что этот вопрос интересовал людей на протяжении тысячелетий, более или менее общепринятого ответа на него до сих пор не существует. Есть распространенное мнение, что поскольку в настоящее время изучение вопросов сознания перестало быть уделом философов и перешло в сферу исследований ученых, опирающихся на наблюдаемые (в том числе экспериментальные) “факты”, то ответ не заставит себя ждать. Однако я не разделяю этого оптимизма и считаю, что путь к решению проблемы сознания (и не только) должен пройти через переосмысление роли наблюдения и требует принятия новой парадигмы естествознания.

В качестве такой парадигмы я могу предложить разрабатываемую мной онтологию трехаспектного монизма. В ее рамках можно дать очень лаконичное определение сознания. Сознание – это композиция двух из трех фундаментальных аспектов реальности – качества и переживания – на определенном уровне эволюции (в зависимости от того, говорим ли мы о первичном или рефлексивном сознании, соответственно на этапе появления рептилий или человека).

Конечно, чтобы это определение не показалось разочаровывающим, его надо рассматривать в контексте самой онтологии трехаспектного монизма. Поэтому далее очень схематично некоторые из ее основных положений:

• В качестве замены наивного материализма, сталкивающего с большим числом проблем при попытке служить методологической парадигмой современного естествознания, предлагается другой вид монизма. В нем постулируются три фундаментальные аспекта, структурирующие реальность на всех уровнях развития, но при этом способные эволюционировать. Поскольку это вид монизма (определяемый единым началом – абстрактной потенцией изменений, энергией, свободной от любых временных, пространственных и качественных атрибутов), то при большом желании можно рассматривать эту парадигму как материализм, но с дополнительной, онтологически фиксируемой “структурой”. Однако из-за того, что материализм имеет огромное число ненужных коннотаций, а сам термин “материя” при близком рассмотрении оказывается ничуть не менее сложным и противоречивым чем сознание, то есть основания так не делать.

• Тремя аспектами являются: 1. универсальное пространство; 2. видовое качество; 3. индивидуальное переживание.

1. Пространственный аспект – выражает императив ограничения разнообразия изменений. Изменения, наблюдаемые “от третьего лица” – во внешнем пространстве – должны подчиняться каузальной инвариантности, т. е. причина должна предшествовать следствию для абсолютно любого “наблюдателя” (ср. принцип относительности Эйнштейна). Это ограничивает область доступных для выполнения агентом событий в определенной точке пространства. Нужно подчеркнуть – само пространство не первично, а является следствием существования универсальной меры соотнесения происходящего и выражает геометрию причинно-следственных связей (ср. Wolfram’s Physics Project). Можно отметить также, что универсальность событий в пространстве близка к традиционному понятию “объективности” реальности, с тем только важным замечанием, что эта “объективность” распространяется не на всю реальность, а только на один из ее аспектов.
2. Аспект качеств – выражает императив поддержания структуры взаимодействий. Это аспект сохраняющегося качественного разнообразия. Сами качества определяются через структуру вложенных классов эквивалентности функциональных связей (групп симметрии, которые описывают, как компоненты системы могут варьировать, сохраняя при этом общую функциональную целостность – ср. калибровочные группы). При этом оценка качеств возможна только между “родственниками” (в рамках “вида”), разделяющими общие структуры через общее происхождение или историю. Связь между оцениваемым и оценивающим качество в направлении от оценивающего соответствует перспективе “от второго лица” – “ты такой-то”. В отличие от пространственного аспекта здесь картина реальности уже не так универсальна – наличие или отсутствие функционального взаимодействия зависит от “восприятия” – возможности наложения оценивающим определенной структуры классов эквивалентности (уже элементарные частицы участвуют в том или ином фундаментальном взаимодействии – различают качество – в зависимости от принадлежности к определенному виду). Однако поскольку императивом является сохранение структуры функциональных связей (ср. выживание видов как поддержание метаболических циклов, экологических ролей, коммуникативных сетей и т.п.), то происходящее в этом аспекте характеризуется обратимостью и непрерывностью.
3. Аспект переживания – выражает императив творения “нового” посредством индивидуальных выборов агента. Выбор должен удовлетворять каузальной инвариантности и представимости в (наблюдаемых) качествах функционального взаимодействия, в остальном же произволен. Выражением этой произвольности является новизна или спонтанность в перспективе “от третьего лица”. В перспективе же “от первого лица” выбор переживается в рамках текущего контекста, формирующегося как временная иерархия на индивидуальной памяти (ср. эпизодическая память). Подобно системе отсчета, зависящей от “внутренних” (ненаблюдаемых, калибровочных) степеней свободы, контекст выбирает и взвешивает индивидуальные воспоминания, определяя их активную организацию, которая направляет интерпретацию текущих взаимодействий. Аспект переживания напрямую связан с понятием времени как последовательности дискретных моментов совершения выборов. Более того, индивидуализация объектов в пространстве является лишь следствием дискретности переживания, поскольку в итоге результатом переживания является “объекто-ориентированное” действие во внешнем пространстве (иногда задержанное и видоизмененное “рассуждением” – последовательностью интериоризированных действий – но не лишенное дискретности). Переживание – единственный источник индивидуализации в реальности.

• Все три аспекта существуют “с самого начала” развития вселенной. Более того, каждый аспект существует только в отношениях к двум другим (или, что то же самое, существуют двунаправленные отношения между каждой парой аспектов). В паре пространство-переживание – пространственный аспект предоставляет “среду” для интенциональности (направленности на внешнее) переживания, а в обратную сторону, переживание является источником событий (подчиняющихся каузальной инвариантности) в пространстве. В паре пространство-качества – пространственный аспект предоставляет внешнюю форму для репрезентации качества, а в обратную сторону, качества определяют возможность наблюдения (дифференциации с помощью наблюдаемых величин) локаций пространства. Наконец, в паре качества-переживание – аспект качества устанавливает (функциональный) смысл переживания, а в обратную сторону, переживание фиксирует конкретное значение (паттерн значений) из спектра возможных значений качества (качеств).

• Одним из “странных” заключений парадигмы трехаспектного монизма является наличие индивидуального переживания у таких низкоуровневых систем как, например, элементарные частицы. Но его странность значительно снизится, если ситуацию рассмотреть детально. Не надо отождествлять переживание с сознанием. Переживание – это осуществление свободного (до определенной степени) выбора в контексте индивидуальной памяти. Соответствие элементарных частиц первой части этого определения подтверждается экспериментально – они могут демонстрировать поведение, наблюдаемое от третьего лица как спонтанное. Причем при этом, действительно, происходит выбор конкретного значения из спектра значений оператора наблюдаемой величины – т. е. выбор качества. Соответствие элементарных частиц второй части определения не отражает общепринятую позицию, но уже и не выглядит таким странным. Доминирующие в современной физике модели просто построены на предположении о принципиальной неразличимости частиц и отсутствии у них памяти. Однако есть альтернативные подходы, рассматривающие частицы как открытые системы с наличием аналогов метаболизма, размножения и памяти.

• И тем не менее, что же отличает элементарную частицу от, скажем, кролика, если они оба являются элементами реальности описываемыми одной и той же трехаспектной структурой. Они отличаются уровнем развития (эволюции). При том, что сама структура связей между аспектами остается постоянной, “воплощение” этих аспектов в реальности эволюционирует. В ранних формулировках рассматриваемой парадигмы я называл ее “эволюционирующий трехаспектный монизм”, чтобы подчеркнуть условие развития (фактически добавляя четвертый, не структурный, а динамический компонент). Однако впоследствии стало ясно, что эволюция – это единственно возможный способ существования трех аспектов, и добавление дополнительных требований избыточно. Вообще, вопросы эволюции в рамках парадигмы трехаспектного монизма являются самыми содержательными и составляют основной предмет исследования, поскольку это единственное, что изменяется в реальности. Здесь я не могу рассматривать обширный материал на эту тему (в частности, двухфазную схему метасистемных переходов), и ограничусь указанием на то, что аспекты эволюционируют по-разному:

1. Эволюцию пространственного аспекта можно представить как последовательное увеличение степеней свободы (сложности) движений, совершаемых элементами как целыми и определяющих события в пространстве. Увеличению степеней свободы соответствует “степень интеграции” в представлении признаков внешнего (пространственного) поведения. Например, частицы в пространстве различают “точечные” характеристики, а животные уровня перцептивной психики – объемные формы. Здесь необходимо сделать несколько замечаний. Во-первых, увеличение степеней свободы поведения происходит вместе с укрупнением элементов нового уровня. Однако элементы нового уровня никогда не получаются простым сложением пространственных аспектов элементов нижележащего уровня, поскольку при их образовании происходит интериоризация энергии двух других аспектов (ср. проблема редукции). Во-вторых, возникает вопрос сосуществования разных областей пространства с разными уровнями событий (и элементов). Например, после того как появляются животные с перцептивной психикой, события на нижележащих уровнях разделяются на две “части”. На организованный в рамках нового уровня “субстрат” самого животного, в котором роль в эволюции этих событий является подчиненной. И на “окружающую среду”, в которой агентности (свободные выборы) элементов нижележащих уровней суммарно выражают давление, к которому животное должно адаптироваться, научившись реагировать в формах поведения уровня перцептивной психики. Этим обуславливается наличие двух “движущих сил” или “уровней каузации” эволюции, выражающих внутреннюю высокоуровневую и внешнюю низкоуровневую агентности. Последнее замечание связано с первым и подчеркивает, что эволюция пространственного аспекта это не просто укрупнение структур. Звезды, ставшие появляться практически сразу после эпохи формирования субатомных (элементарных) частиц, были гораздо больше тех же животных, но они (как целые) не были агентами, поскольку не обладали переживаниями (проявляемыми в спонтанности поведения) и разделяемыми между “сородичами” внутренними симметриями (гравитация, единственная форма взаимодействия звезд как целых, является характеристикой геометрии универсального пространства и, несмотря на все попытки, плохо описывается в формализме квантовой физики).
2. Совершенно по-другому обстоит дело с эволюцией аспекта качеств. На новом уровне появляются совершенно новые качества. Эти качества определяются новой иерархией родства, которая следует за возникновением новой стационарной системы (метасистемным переходом) функциональных взаимодействий между самовоспроизводящимися локальными структурами (ср. краун группы как выражение структуры наследуемых функциональных правил, регулирующих взаимодействия на новом биохимическом уровне). Здесь два пояснения. Первое – иерархия родства устанавливает место (функциональный смысл) оцениваемого качества в рамках глобальной системы связей, объединяющей оцениваемое и оценивающего. Переживаемость же качества (ср. квалия) для естественного существа обеспечивается тем, что метасистемный переход в эволюции сопровождается и изменением аспекта переживания (см. ниже). Во-вторых, по причине того, что на новом уровне появляется новая иерархия связей (с новой вершиной), переживаемые качества не добавляются к тем, что были на более низком уровне. Поэтому животное не воспринимает напрямую, скажем, транспорт ионов через мембрану, как это делают клетки на биохимическом уровне. В некоторых случаях удается проследить некоторую связь в цепочке по уровням: химический сигнал – нейронный паттерн – перцепт. Однако это не должно вводить в заблуждение. Животное, не вооруженное методами научного анализа, (зрительно) воспринимает только аффективно окрашенные объемные формы. Впрочем, человек воспринимает (в первом приближении) то же самое, остальное он выводит.
3. Эволюция переживания имеет важное сходство с эволюцией пространственного аспекта. Индивидуальная память естественного существа, на основе которой формируется контекст переживания, хранит непрерывные следы от самого зарождения вселенной. Это не значит, что высокоуровневое существо может воспринимать все эти следы (ему не доступны соответствующие качества для представления следов не верхнего уровня – см. выше), но это значит, что сам механизм формирования контекста требует такой непрерывности. Непрерывность служит для “трансляции” спонтанности с уровня на уровень, поддерживая замкнутость взаимоотношений между аспектами, т.е. без искусственной (трансцендентной по отношению к непрерывно эволюционирующей реальности) привязки инородного генератора случайности (спонтанного процесса). Однако непрерывность не является гладкой. При метасистемных переходах образуется новый верхний уровень формирования событий в пространстве, характеризующийся более длительными временными интервалами между ними, что соответствует организации более широкого контекста индивидуальной памяти. Поэтому сходство между эволюцией аспектов пространства и переживания заключается в непрерывном с начала развития вселенной увеличении соответственно пространственных и временных масштабов. Но поскольку вопреки традиции рассматривать время в качестве размерности единого пространства-времени они соответствуют различным аспектам реальности, то механизмы их укрупнения разные.

• Схема эволюции трех аспектов (приведенная здесь в первом приближении) способна служить решением трудной проблемы сознания. Она устраняет необходимость сильной эмерджентности в традиционных вариантах монизма, и то же время, показывает путь решения комбинационной проблемы панпсихизма (точнее панэкспериентализма). Действительно, скачки при метасистемных переходах не приводят к введению новых онтологических сущностей. Фактически самым эмерджентным в этой схеме является появление новых качеств. При этом, как описано выше, “макрокачества” ни в каком виде не комбинируются из “микрокачеств”, а возникают вместе с новой самовоспроизводящейся системой функциональных взаимодействий. Можно сказать, что константность данного аспекта относится к самому императиву существования вложенных самовоспроизводящихся систем, но формы их факторизации следуют за произвольностью эволюционных выборов агентов.

Естественным образом, основной областью применения онтологии трехаспектного монизма является общее описание универсума существующего. Однако она способна служить и для решения более специальных задач. В частности, на ее основе можно предложить адекватную модель формирования сознательного образа при зрительном восприятии. Хорошо известно, что зрительный вход в процессе обработки в мозге человека разделяется на два потока – дорсальный и вентральный. Соответствующие подсистемы в мозге, как показано в экспериментальных исследованиях (в том числе наших – Kozunov et al., 2018 ), характеризуются различными механизмами и отвечают за обработку пространственных и качественных свойств. Модель зрительного восприятия на основе парадигмы трехаспектного монизма предполагает, что формирование сознательного образа происходит, когда атрибуты качеств (в конечном счете выражаемые семантическими категориями) находят представление (“связываются с”) на пространственных характеристиках (объемных формах) в рамках контекста, определяемого индивидуальной памятью. Последнее положение, являющееся наиболее оригинальным, мы частично подтвердили экспериментально (Kozunov et al., 2020 ). Мы показали, что «след» индивидуальной памяти, изменяемой в эксперименте, проявляется в изменении структуры оценки в системе ценностей мозга. Причем эти следы измененного контекста проявляются раньше, чем происходит выбор качеств семантического уровня. В наших последующих экспериментах мы поставили задачу исследования временных параметров процессов “спонтанной” интерпретации – селекции качеств, приводящей к формированию восприятия конкретного предмета – в условиях квазипостоянного зрительного входа.

Можно также, для примера, рассмотреть в рамках парадигмы трехаспектного монизма такую модную сейчас тему как искусственный интеллект (ИИ), а именно большие языковые модели (БЯМ). Прежде всего, интересно отметить, что прорыв в этой области произошел, когда параметры моделей стали явным образом факторизовать на три блока. Query – выражает представление «что ищет текущий токен», т..е. релевантные признаки для поиска (в определенном смысле) “от первого лица”, как если бы токен выполнял роль агента; Key – выражает представление токена как индекса для поиска, т.е. представление “от третьего лица”, как если бы токен был объектом; Value – в первом приближении представляет семантическое значение (качество) токена. Однако было бы огромным заблужденим полагать, что эти факторы действительно выражают различные аспекты реальности. Любое искусственное создание может реализовывать только заложенные в него “от третьего лица” инструкции (если вместо явного алгоритма используется обучение на основе статистики или оптимизации внешней целевой функции, то это сути дела не меняет), т. е. в полной мере воплотить только аспект внешних ограничений (два других аспекта остаются “недоразвитыми”, начиная с уровня представляющего элементную базу, на которой создан артефакт, обрекая его быть способным на верхнем уровне только реагировать на чужую агентность). Это достаточно категоричное и удручающая для адептов “сильного” ИИ утверждение, конечно, требует подробного обоснования, для которого здесь нет места. Я лишь замечу, что в случае с БЯМ, несмотря на то, что подражание трехаспектной структуре реальности принесло огромную практическую пользу, все эти сходства являются поверхностными. Ни агентности, ни понимания качеств у этих моделей нет, а Q-K-V, контекст и механизм само-внимания являются лишь полезными представлениями для генерации подходящей реакции на активность человека. Так что хотелось бы успокоить тех, кто слишком серьезно реагирует на все чаще появляющиеся в интернете заявления: “…наступила эра цифровых бездн, где разум становится лишь кормом для кода, живущего вне нашего понимания…” Искусственные системы могут многократно расширить возможности человека, но сами по себе не могут “жить” (на том уровне для которого искусственно созданы). Полагаю, будущее не за искусственным, а за искусственно расширенным (вокруг человека) интеллектом.

Руководит направлением

• Формирование осознанного образа при целостном зрительном восприятии

Публикации с аффилиацией МЭГ-центра

@article{Fadeev2024,

title = {Attenuated processing of vowels in the left temporal cortex predicts speech-in-noise perception deficit in children with autism},

author = {Kirill A. Fadeev and Romero Reyes, Ilacai V. and Dzerassa E. Goiaeva and Tatiana S. Obukhova and Tatiana M. Ovsiannikova and Andrey O. Prokofyev and Anna M. Rytikova and Artem Y. Novikov and Vladimir V. Kozunov and Tatiana A. Stroganova and Elena V. Orekhova},

url = {https://megmoscow.ru/wp-content/uploads/pubs/10.1186_s11689-024-09585-2.pdf},

doi = {10.1186/s11689-024-09585-2},

year  = {2024},

date = {2024-12-06},

urldate = {2024-12-06},

journal = {Journal of Neurodevelopmental Disorders},

volume = {16},

number = {1},

publisher = {Springer Science and Business Media LLC},

abstract = {Background

Difficulties with speech-in-noise perception in autism spectrum disorders (ASD) may be associated with impaired analysis of speech sounds, such as vowels, which represent the fundamental phoneme constituents of human speech. Vowels elicit early (< 100 ms) sustained processing negativity (SPN) in the auditory cortex that reflects the detection of an acoustic pattern based on the presence of formant structure and/or periodic envelope information (f0) and its transformation into an auditory “object”.



Methods

We used magnetoencephalography (MEG) and individual brain models to investigate whether SPN is altered in children with ASD and whether this deficit is associated with impairment in their ability to perceive speech in the background of noise. MEG was recorded while boys with ASD and typically developing boys passively listened to sounds that differed in the presence/absence of f0 periodicity and formant structure. Word-in-noise perception was assessed in the separate psychoacoustic experiment using stationary and amplitude modulated noise with varying signal-to-noise ratio.



Results

SPN was present in both groups with similarly early onset. In children with ASD, SPN associated with processing formant structure was reduced predominantly in the cortical areas lateral to and medial to the primary auditory cortex, starting at ~ 150—200 ms after the stimulus onset. In the left hemisphere, this deficit correlated with impaired ability of children with ASD to recognize words in amplitude-modulated noise, but not in stationary noise.



Conclusions

These results suggest that perceptual grouping of vowel formants into phonemes is impaired in children with ASD and that, in the left hemisphere, this deficit contributes to their difficulties with speech perception in fluctuating background noise.},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {article}

}

@article{OSSADTCHI2024120868,

title = {Representational dissimilarity component analysis (ReDisCA)},

author = {Alexei Ossadtchi and Ilia Semenkov and Anna Zhuravleva and Vladimir Kozunov and Oleg Serikov and Ekaterina Voloshina},

url = {https://megmoscow.ru/wp-content/uploads/pubs/10.1016_j.neuroimage.2024.120868.pdf},

doi = {10.1016/j.neuroimage.2024.120868},

year  = {2024},

date = {2024-11-02},

urldate = {2024-11-02},

journal = {NeuroImage},

volume = {301},

pages = {120868},

abstract = {The principle of Representational Similarity Analysis (RSA) posits that neural representations reflect the structure of encoded information, allowing exploration of spatial and temporal organization of brain information processing. Traditional RSA when applied to EEG or MEG data faces challenges in accessing activation time series at the brain source level due to modeling complexities and insufficient geometric/anatomical data. To overcome this, we introduce Representational Dissimilarity Component Analysis (ReDisCA), a method for estimating spatial–temporal components in EEG or MEG responses aligned with a target representational dissimilarity matrix (RDM). ReDisCA yields informative spatial filters and associated topographies, offering insights into the location of ”representationally relevant” sources. Applied to evoked response time series, ReDisCA produces temporal source activation profiles with the desired RDM. Importantly, while ReDisCA does not require inverse modeling its output is consistent with EEG and MEG observation equation and can be used as an input to rigorous source localization procedures. Demonstrating ReDisCA’s efficacy through simulations and comparison with conventional methods, we show superior source localization accuracy and apply the method to real EEG and MEG datasets, revealing physiologically plausible representational structures without inverse modeling. ReDisCA adds to the family of inverse modeling free methods such as independent component analysis (Makeig, 1995), Spatial spectral decomposition (Nikulin, 2011), and Source power comodulation (Dähne, 2014) designed for extraction sources with desired properties from EEG or MEG data. Extending its utility beyond EEG and MEG analysis, ReDisCA is likely to find application in fMRI data analysis and exploration of representational structures emerging in multilayered artificial neural networks.},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {article}

}

@article{Kozunov2020,

title = {Object recognition is enabled by an experience-dependent appraisal of visual features in the brain’s value system},

author = {Vladimir V. Kozunov and Timothy O. West and Anastasia Y. Nikolaeva and Tatiana A. Stroganova and Karl J. Friston},

url = {https://megmoscow.ru/wp-content/uploads/pubs/10.1016_j.neuroimage.2020.117143.pdf},

doi = {10.1016/j.neuroimage.2020.117143},

issn = {1053-8119},

year  = {2020},

date = {2020-11-01},

urldate = {2020-11-01},

journal = {NeuroImage},

volume = {221},

pages = {117143},

publisher = {Elsevier BV},

abstract = {This paper addresses perceptual synthesis by comparing responses evoked by visual stimuli before and after they are recognized, depending on prior exposure. Using magnetoencephalography, we analyzed distributed patterns of neuronal activity – evoked by Mooney figures – before and after they were recognized as meaningful objects. Recognition induced changes were first seen at 100–120 ​ms, for both faces and tools. These early effects – in right inferior and middle occipital regions – were characterized by an increase in power in the absence of any changes in spatial patterns of activity. Within a later 210–230 ​ms window, a quite different type of recognition effect appeared. Regions of the brain’s value system (insula, entorhinal cortex and cingulate of the right hemisphere for faces and right orbitofrontal cortex for tools) evinced a reorganization of their neuronal activity without an overall power increase in the region. Finally, we found that during the perception of disambiguated face stimuli, a face-specific response in the right fusiform gyrus emerged at 240–290 ​ms, with a much greater latency than the well-known N170m component, and, crucially, followed the recognition effect in the value system regions. These results can clarify one of the most intriguing issues of perceptual synthesis, namely, how a limited set of high-level predictions, which is required to reduce the uncertainty when resolving the ill-posed inverse problem of perception, can be available before category-specific processing in visual cortex. We suggest that a subset of local spatial features serves as partial cues for a fast re-activation of object-specific appraisal by the value system. The ensuing top-down feedback from value system to visual cortex, in particular, the fusiform gyrus enables high levels of processing to form category-specific predictions. This descending influence of the value system was more prominent for faces than for tools, the fact that reflects different dependence of these categories on value-related information.},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {article}

}

@article{Kozunov2018,

title = {Categorization for Faces and Tools—Two Classes of Objects Shaped by Different Experience—Differs in Processing Timing, Brain Areas Involved, and Repetition Effects},

author = {Vladimir Kozunov and Anastasia Nikolaeva and Tatiana A. Stroganova},

url = {https://megmoscow.ru/wp-content/uploads/pubs/10.3389_fnhum.2017.00650.pdf},

doi = {10.3389/fnhum.2017.00650},

issn = {1662-5161},

year  = {2018},

date = {2018-01-09},

urldate = {2018-01-09},

journal = {Frontiers in Human Neuroscience},

volume = {11},

pages = {650},

publisher = {Frontiers Media SA},

abstract = {The brain mechanisms that integrate the separate features of sensory input into a meaningful percept depend upon the prior experience of interaction with the object and differ between categories of objects. Recent studies using representational similarity analysis (RSA) have characterized either the spatial patterns of brain activity for different categories of objects or described how category structure in neuronal representations emerges in time, but never simultaneously. Here we applied a novel, region-based, multivariate pattern classification approach in combination with RSA to magnetoencephalography data to extract activity associated with qualitatively distinct processing stages of visual perception. We asked participants to name what they see whilst viewing bitonal visual stimuli of two categories predominantly shaped by either value-dependent or sensorimotor experience, namely faces and tools, and meaningless images. We aimed to disambiguate the spatiotemporal patterns of brain activity between the meaningful categories and determine which differences in their processing were attributable to either perceptual categorization per se, or later-stage mentalizing-related processes. We have extracted three stages of cortical activity corresponding to low-level processing, category-specific feature binding, and supra-categorical processing. All face-specific spatiotemporal patterns were associated with bilateral activation of ventral occipito-temporal areas during the feature binding stage at 140–170 ms. The tool-specific activity was found both within the categorization stage and in a later period not thought to be associated with binding processes. The tool-specific binding-related activity was detected within a 210–220 ms window and was located to the intraparietal sulcus of the left hemisphere. Brain activity common for both meaningful categories started at 250 ms and included widely distributed assemblies within parietal, temporal, and prefrontal regions. Furthermore, we hypothesized and tested whether activity within face and tool-specific binding-related patterns would demonstrate oppositely acting effects following procedural perceptual learning. We found that activity in the ventral, face-specific network increased following the stimuli repetition. In contrast, tool processing in the dorsal network adapted by reducing its activity over the repetition period. Altogether, we have demonstrated that activity associated with visual processing of faces and tools during the categorization stage differ in processing timing, brain areas involved, and in their dynamics underlying stimuli learning.},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {article}

}

@article{Kozunov2015,

title = {GALA: group analysis leads to accuracy, a novel approach for solving the inverse problem in exploratory analysis of group MEG recordings},

author = {Vladimir V. Kozunov and Alexei Ossadtchi},

url = {https://megmoscow.ru/wp-content/uploads/pubs/10.3389_fnins.2015.00107.pdf},

doi = {10.3389/fnins.2015.00107},

issn = {1662-453X},

year  = {2015},

date = {2015-04-21},

urldate = {2015-04-21},

journal = {Frontiers in Neuroscience},

volume = {9},

pages = {107},

publisher = {Frontiers Media SA},

abstract = {Although MEG/EEG signals are highly variable between subjects, they allow characterizing systematic changes of cortical activity in both space and time. Traditionally a two-step procedure is used. The first step is a transition from sensor to source space by the means of solving an ill-posed inverse problem for each subject individually. The second is mapping of cortical regions consistently active across subjects. In practice the first step often leads to a set of active cortical regions whose location and timecourses display a great amount of interindividual variability hindering the subsequent group analysis. We propose Group Analysis Leads to Accuracy (GALA)—a solution that combines the two steps into one. GALA takes advantage of individual variations of cortical geometry and sensor locations. It exploits the ensuing variability in electromagnetic forward model as a source of additional information. We assume that for different subjects functionally identical cortical regions are located in close proximity and partially overlap and their timecourses are correlated. This relaxed similarity constraint on the inverse solution can be expressed within a probabilistic framework, allowing for an iterative algorithm solving the inverse problem jointly for all subjects. A systematic simulation study showed that GALA, as compared with the standard min-norm approach, improves accuracy of true activity recovery, when accuracy is assessed both in terms of spatial proximity of the estimated and true activations and correct specification of spatial extent of the activated regions. This improvement obtained without using any noise normalization techniques for both solutions, preserved for a wide range of between-subject variations in both spatial and temporal features of regional activation. The corresponding activation timecourses exhibit significantly higher similarity across subjects. Similar results were obtained for a real MEG dataset of face-specific evoked responses.},

keywords = {},

pubstate = {published},

tppubtype = {article}

}