Вячеслав Демидов - Как мы видим то, что видим [издание 3-е , перераб. и доп.]
Многие думают, что память – это нечто вроде запасника картинной галереи: стоят у стенки прислоненные друг к другу тысячи полотен, нужно вспомнить – вытащил, посмотрел...
– Недавно перечитывал Антокольского, – сказал Глезер, – и запомнились строчки:
Что память?.. Кладовая. Подземелье.
Жизнь как попало сброшена туда.
Спят на приколе мертвые суда.
Недвижные, не сдвинутые с мели...
Красивая картина. Очень впечатляющая. В поэзии, конечно, можно все, на то она и поэзия. А в жизни...
Кто посмотрит на эти «суда»? Древние отвечали: душа. Но мы-то знаем, что никакой отдельно живущей от тела души нет. Нет в мозгу у человека маленького человека, который смотрит этакий телевизор: чего, мол, там видит своими глазами человек, какие образы складывает в памяти? Десять, а по другим данным даже 50 миллиардов нервных клеток у нас в мозгу, идут от одной к другой электрические импульсы разной частоты и амплитуды, в межклеточном пространстве и в клетках происходят химические изменения, и кроме этого ничего – понимаете, ничего! – нет. А мы видим, и память существует, и картины прошлого мы с вами вспоминаем. Что же приходит из глаза в мозг?
В средние века считалось, что приходят идеи. Поступают по зрительным нервам и складываются в резервуаре памяти, который полагали находящимся где-то возле затылка. Но опять-таки слово «идеи» ничего не объясняло.
Когда широко распространилось книгопечатание и листы с гравюрами на божественные и светские темы получили повсеместное хождение, стали учить, что в мозгу каким-то путем возникают «отпечатки» изображений, переносятся туда, мол, картинки того, что хрусталик проецирует на заднюю стенку глазного яблока. Подобные гипотезы укрепились особенно в конце XIX в., раскрывшего строение глаза и роль сетчатки с ее светочувствительными палочками и колбочками.
Большой популярностью пользовалось мнение, что от каждого светоощущающего рецептора идет в мозг одно нервное волокно, формируя в коре «рельеф возбуждения» – этакую фотографию увиденного. Долгое время гипотеза представлялась единственно верной, ее защищали крупнейшие физиологи, в частности Иван Михайлович Сеченов. Но все-таки пришлось от нее, несмотря на заманчивую простоту и наглядность, отказаться, когда выяснилось, что чувствительных элементов сетчатки раз в полтораста больше, нежели волокон зрительного нерва: как при таких условиях может сформироваться картинка? (Заблуждения чудовищно цепки и живучи. Даже в середине ХХ в. всерьез защищались такие взгляды: зрительные ощущения суть фотографические копии того, что представляется взору. В солидных книгах писали...)
Проблема человечка-гомункулуса в мозгу явно бесплодна. Что же противопоставляет ему современная наука? В книге «Информационные процессы мозга и психическая деятельность» высказывается мысль, что свойственное человеку «Я» – это то содержимое памяти, которое извлекается именно в тот момент, когда в мозг приходит сигнал от органов чувств: нельзя ощутить внешний сигнал без своего «Я» и нельзя почувствовать своего «Я» без внешнего сигнала. Поэтому бессмысленно искать человеческое «Я» в мозгу, как ищут золотые самородки. Ощутить себя можно лишь во взаимодействии с внешним миром, получая от него какие-то сигналы. Человек располагает своим «Я» только в виде информационной системы, в столкновении памяти с сиюминутным восприятием (у очень многих людей самопортрет, то есть мысленное представление о своей внешности, существенно расходится с тем, что показывает объективное зеркало: «Ах ты, мерзкое стекло, это врешь ты мне назло!»). Но как бы то ни было, вопрос о том, в каком виде картины внешнего мира приходят в мозг и получают там вид образов, не снимается словами об «информативном столкновении».
Казалось, в тоннеле забрезжил свет, когда в 1959 г. физиологи Дэвид Хьюбел и Торстен Визел, работавшие в Гарвардском медицинском институте, ввели в затылочную кору кошки (туда, где оканчиваются волокна зрительного нерва) микроэлектрод и обнаружили нейроны, к которым сходились сигналы уже не от нескольких сотен фоторецепторов, как к ганглиозным клеткам сетчатки, а сразу от многих тысяч. Это выдающееся открытие было следствием новой техники эксперимента. Раньше, чтобы обнаружить поле, связанное с ганглиозной клеткой, требовался простой сигнал: тонкий, словно спица, луч. Яркая точка на экране – вот что возбуждает «он»- и «офф»-поля сетчатки. Клеткам коры нужны иные стимулы для возбуждения – прямые линии и прямоугольники.
Однако не всякий стимул заставит заговорить клетку. «Нередко требуются многочасовые поиски, чтобы обнаружить отдел сетчатки, связанный с определенной клеткой коры, и подобрать оптимальные для этой клетки раздражители», – писал Хьюбел. По виду стимула и разделили американские исследователи обнаруженные ими поля клеток зрительной коры (поля коры, чтобы каждый раз не говорить «клеток»).
Простые поля выделяют только прямые тонкие линии. Едва линия попадает в область сетчатки, где дислоцировано поле, как нейрон коры буквально кричит: вижу, вижу! Убрали линию в сторону – замолкла и клетка, словно погасла сигнальная лампочка.
Сложные настроены на перепады яркостей типа «прямой край», «угол», «дуга». Они срабатывают и тогда, когда в поле зрения появляется движущийся предмет, – в чем-то сродни лягушачьим детекторам. Однако то, что клетки-сигнализаторы находятся не в сетчатке, а в коре мозга, говорит нам о куда большей сложности и гибкости зрительного аппарата млекопитающих.
Все эти поля ощущают ориентацию, – нужно тридцать таких полей, чтобы выделить наклоны одной-единственной линии через каждые шесть градусов во всем диапазоне углов от нуля до 180 градусов.
Есть поля, которые видят, скажем, только горизонтальную линию, движущуюся сверху вниз, а на вертикальную, гуляющую вправо-влево, внимания не обращают.
Сверхсложные поля выделяют уже не просто линии, а линии вполне определенной длины. Небольшое отклонение размера в ту или иную сторону, и реакцию нейрона не обнаружишь, «лампочка» не вспыхивает.
А то вдруг микроэлектрод натыкается на клетку, которой природа задала задачу: реагировать только на информацию, поступающую сразу от обоих глаз, и молчать, если один из них не видит стимула на экране. Сдвинули контакт чуть глубже или в сторону (не забывайте, что толщина коры головного мозга у кошек равна максимум двум миллиметрам, а у человека – четырем с половиной) – здесь нейрон, воспринимающий сигналы преимущественно от правого глаза, а рядом – в основном от левого: они имеют прямое отношение к проблеме объемного, бинокулярного зрения, которой мы еще займемся.
Полей коры – тысячи, сотни тысяч и миллионы. Перекрывая друг друга, именно они позволяют зрительному аппарату оценивать с помощью одних и тех же рецепторов сетчатки и элементы контура, и яркость, и цвет, и многое другое, делать это сразу по всему зрительному пространству, открывающемуся глазу, одновременно.
В области наиболее четкого зрения – центральной ямке сетчатки – находятся маленькие поля, позволяющие тонко распознавать форму предметов.
Ближе к краям сетчатки – поля крупные, с помощью которых форму не различишь, но зато уловишь яркость и движение, так что даже боковым зрением удается заметить мчащийся автомобиль или вспыхнувший фонарик (эти специфические поля обнаружены у всех млекопитающих, с какими только работали по этой теме ученые). Стоит появиться на краю поля зрения чему-то движущемуся, как через 15...17 сотых долей секунды туда непроизвольно обращается взор. Причем исключительно точно: пауза, потом быстрый скачок (скорость плавно нарастает до максимальной и так же плавно сбрасывается до нуля), и центральная ямка направлена прямехонько на объект, чтобы дальше безошибочно отслеживать его движение. Что все это значит?
Только то, что данные о движении предмета – его скорости, направлении, ускорении – зрительный аппарат вырабатывает перед началом ясного видения, по каналу (или каналам), с опознанием формы никак не связанным.
И действительно, нейроанатомы нашли, что подкорковая структура «ядро глазодвигательного нерва» получает сигналы прямо от сетчатки, минуя НКТ, а также от затылочной коры, такое двойное подчинение, по-видимому, и обеспечивает перемещение глазного яблока задолго (по скоростям мозговых процессов) перед тем, как мы увидим ясно то, на что обратили взор.
Поля – врожденные структуры. Их отыскали даже в коре еще не прозревших котят. «Существовавшее ранее представление о том, что большинство связей мозга функционально отбирается из совокупности случайно сформированных соединений, в настоящее время кажется неправомочным. Уже на ранних стадиях развития большинство связей устанавливается точно; существует много доказательств того, что образованные связи специфичны не только для данной области мозга, но и для данного нейрона (а в некоторых случаях и для данных частей нейрона) внутри этой области», – читаем мы в книге «Мозг».
