Слепая физиология. Удивительная книга про зрение и слух

РИСУНОК 3.7. Сильно упрощенное схематичное изображение каналов восприятия и действия. Здесь не показаны многие связи – как прямые, так и обратные – существующие между различными зрительными зонами.

Первичная зрительная кора расположена сзади, в затылочной доле коры больших полушарий. Если представить себе, что мы двигаемся от затылка вперед, то сначала будет расположена затылочная доля, затем наверху по центру – теменная доля, а впереди – лобная доля. Четвертая доля – височная – расположена под лобной и теменной и перед затылочной долями. Несмотря на то, что зрительное восприятие является основной функцией затылочной коры, в обработке зрительной информации участвуют и другие зоны. Например, определенные области височной доли участвуют в распознавании предметов, лиц и мест, а в теменной доле интегрируется зрительная, слуховая и тактильная информация, что важно для ориентирования в пространстве. Таким образом, канал восприятия связан с определенными зонами височной доли, а канал действия – с зонами теменной доли; кроме того, кора лобной доли участвует в регулировании движения, которое чаще всего направляется на основании зрительной информации. В итоге зрительные пути связывают все четыре доли коры больших полушарий головного мозга.

Если мы поднимемся во внутренней иерархии зрительной системы от зоны V1 к зоне V2 и дальше, к высшим зрительным зонам затылочной доли, то мы увидим, как меняются рецептивные поля нейронов[75]. Информация от отдельных нейронов более низких уровней синтезируется в нейронах более высоких уровней, и из-за этого клетки в высших зонах зрительной коры реагируют на информацию, поступающую с более обширных зон сетчатки и зрительного поля. Как следствие, рецептивное поле нейронов более высокого уровня менее топографически точно. Кроме того, эти клетки реагируют на более сложные раздражители. Если нейроны зрительной зоны V1 возбуждаются в ответ на определенным образом ориентированные полосы, то нейроны в других, в том числе более высоких областях канала восприятия, реагируют на целые объекты, части тела, лица или места. Нейроны в зрительной зоне V4, лежащей между зоной V1 и областями распознавания предметов более высокого уровня, лучше всего реагируют на раздражители, сложность которых лежит где-то между обычными линиями и целыми предметами – то есть на контуры и формы. Лиам и профессор П. – «человек, который принял жену за шляпу» – легко узнают геометрические формы вроде треугольников и квадратов, но с трудом распознают настоящие предметы. Возможно, что у Лиама и профессора П. зрительная зона V4, связанная с узнаванием форм, работала нормально, но зоны более высокого уровня, необходимые для распознавания объектов, не справлялись с задачей.

Судя по этой иерархии элементов зрительной системы, мы конструируем наш зрительный мир, комбинируя контуры и цвета в формы, а затем – в предметы. Именно это и делает Лиам, когда он сознательно соотносит разные линии, которые видит перед собой, с контурами конкретных предметов. Однако его аналитический метод сильно отличается от того, как видим мы – и, возможно, при этом опирается на иные нейронные контуры. Мы не замечаем, как собираем целый предмет из отдельных черт. Когда мы бросаем взгляд на открывающийся перед нами вид, мы моментально ухватываем суть происходящего. Мы видим основные объекты местности и предметы и распределяем их по основным категориям – горы, деревья, дома, столы, стулья и т. д. Мы не сразу видим мелкие особенности и детали: если мы хотим рассмотреть детали, нам нужно обратить к ним наш взгляд и наше внимание. Схожим образом мы узнаем печатные слова, не прочитывая каждую отдельную буковку, и узнаем мелодию, не разделяя ее на отдельные ноты. Как писали специалисты по зрению Шауль Хохштейн и Мерав Ахиссар, «Если целое очевидно собрано из его частей, то как возможно, что части остаются неизвестными, но целое все равно нам доступно?»[76]

Возможно, нас не должно удивлять, что мы воспринимаем мир именно так: скорее всего, младенческий взгляд на мир устроен очень похожим образом. Острота зрения новорожденного ребенка намного ниже, нежели у взрослого: как следствие, новорожденный лучше всего видит сравнительно крупные объекты на контрастном фоне. Движущийся объект на неподвижном фоне легко увидеть, даже если на нем нельзя разобрать детали. В первые годы жизни, исследуя мир, дети вырабатывают дополнительные стратегии, помогающие им вычленять объекты из их окружения[77]. С самого начала жизни мы пытаемся воспринимать предметы как единое целое, даже если мы не знаем их назначения или их названия.

Исследуя зрительное восприятие человека, Хохштейн и Ахиссар разработали теорию обратной иерархии[78]. Когда мы бросаем взгляд на открывающийся перед нами вид, зрительная информация быстро передается с сетчатки в таламус, к зрительным зонам V1 и V2, а затем в зоны более высокого уровня. Возможно, мы осознаем то, что видим, уже после возникновения нейронной активности в зрительных зонах более высокого уровня, в результате которой мы воспринимаем не контуры и формы, а конкретные предметы и общий вид местности. Мы можем считать, что при этом мы рассмотрели большую часть деталей в нашем поле зрения, но психологические исследования показывают, что это не так[79]. Чтобы ухватить большую часть деталей, нам нужно спуститься на несколько уровней ниже и рассмотреть информацию с зрительных зон более низкого уровня.

В зрительных путях информация передается в обоих направлениях: зрительные зоны более высокого уровня связаны петлями обратной связи с более низкими зонами. И отдельные нейроны, и нейронные сети постоянно общаются друг с другом на всех уровнях зрительной системы. Если бы я попыталась стрелочками указать на Рисунке 3.7 все эти прямые и обратные связи, у меня получилась нечитабельная каша.

Мы не рождаемся со знанием того, как выглядит стул или собака. Чтобы сформировать это знание, нам требуется опыт наблюдения стульев и собак под разным освещением и со множества разных точек зрения. Когда мы учимся распознавать объекты и распределять их по основным категориям (столы, стулья, лошади, собаки и т. п.), в наших зрительных зонах более высокого уровня формируются новые нейронные контуры и сети, а также новые пути, связывающие зоны более низкого и более высокого уровней. Если Лиам после установки интраокулярных линз видел повсюду длинные линии, значит, и ориентационно-избирательные нейроны его зрительной зоны V1, и дальние связи между ними отлично работали. Но если он не мог автоматически по этим линиям установить контуры отдельных предметов, то, возможно, зоны более высокого уровня, связанные с распознаванием предметов, у него были развиты плохо.

У людей с нормальным зрением есть определенные стратегии интерпретации увиденного, которые они применяют чаще всего бессознательно, автоматически, – некоторые из них использует и Лиам. Например, осматривая открывающийся перед нами вид, мы не придаем всем его составляющим одинаковое значение: мы разбиваем его на фрагменты и сосредотачиваемся на твердых объектах, чаще всего расположенных на ближнем плане, обращая меньше внимания на детали фона. Другими словами, мы делим мир на фигуры и фон, и у них есть свое место в трехмерном пространстве.

Датский психолог Эдгар Рубин был первым специалистом по зрению, который описал соотношение фигуры и фона – понятия, которые он ввел в 1915 году в своей диссертации. Он вырезал из картона бесформенные фигуры и проецировал их на экран, часто предлагая испытуемым расценивать часть полученной картинки как фигуру, а другую часть – как фон. Может показаться, что его идея банальна, но на самом деле это не так. Рубин заметил, что люди воспринимали фигуры не так, как фон. Фигуры для испытуемых выступали на фоне, перекрывая его. Линии на изображении воспринимались как контур фигуры, а не как часть фона. Фигура казалась «предметной», тогда как фон размывался до бесформенной субстанции. Кроме того, испытуемые лучше запоминали фигуры, нежели фон[80].

РИСУНОК 3.8. Ваза Рубина. Что вы видите: вазу или два лица?

Рубин наиболее известен как автор знаменитой иллюзии «ваза Рубина», которую он создал для своей диссертации (Рисунок 3.8). Если внимательно вглядываться в изображение, то вы попеременно будете видеть то белую вазу на черном фоне, то два черных лица на белом фоне. Когда меняется ваше восприятие, меняется и ваша интерпретация того, что здесь является фигурой (ваза или лица), а что – фоном. Фигура, как нам кажется, выступает на фоне, который отдаляется от нас и размывается в нечто бесформенное.

Ваза Рубина – это классический пример двойственной формы, где двусмысленность связана с тем, как мы интерпретируем границы фигуры. Если мы видим вазу, то мы связали границу между черными и белой областями с вазой; когда мы меняем восприятие и видим лица, мы меняем и восприятие границ, которые мы теперь связываем с контурами лиц. Мы не можем увидеть одновременно и лица, и вазу. Если бы у нас это получилось, мы бы столкнулись с противоречием. Когда мы связываем границу с вазой, то ваза оказывается на переднем плане, а когда мы связываем границу с лицами, то лица выделяются на фоне. Если бы мы увидели одновременно и вазу, и лица, то ваза должна была бы выделяться на фоне лиц, которые должны были бы выделяться на фоне вазы, что невозможно.

РИСУНОК 3.9. Иллюзия Уилсона. Что вы видите: человека или лицо?

Есть вероятность, что нейроны в зрительных зонах более высокого уровня координируют активность нейронных сетей зоны V1, реагирующих на выступающие на фоне фигуры[81]. Может быть, когда мы видим перед собой двусмысленную фигуру и чувствуем смену восприятия, меняется и координация между этими зонами. Когда я показала Лиаму двусмысленную фигуру под названием «иллюзия Уилсона», он мог увидеть и изображение человека в мешковатой куртке, и изображение лица (Рисунок 3.9). Если Лиам мог воспринять эту иллюзию по-разному, это значит, что его зрительная зона V1 и зоны более высокого уровня связаны между собой гибкими связями.

Однако в жизни мы чаще всего видим намного больше одной фигуры на произвольном фоне: мы видим перед собой множество предметов, и некоторые из них заслоняют нам другие. В начале XX века в Австрии и Германии зародилась новая психологическая школа – гештальтпсихология. Гештальт-психологи предположили, что мы не воспринимаем все детали изображения по очереди: мы группируем их в некоторые единства, причем это происходит автоматически, без каких-либо сознательных усилий с нашей стороны. Они считали, что такая группировка является базовым свойством нашей зрительной системы, и предложили несколько принципов, которые мы используем для организации зрительного пространства и для выделения в нем объектов[82].

РИСУНОК 3.10. Примеры гештальт-группировок.

Например, согласно принципу сходства, на Рисунке 3.10 мы моментально видим фигуры, разбитые на пары по признаку определенного визуального сходства (в верхнем ряду – размер, в среднем – ориентация в пространстве, а в нижнем – цветовая насыщенность). В соответствии с принципом целостности обрамленные общей границей элементы будут восприниматься как единая группа, а в соответствии с принципом непрерывности образующие непрерывную линию элементы будут восприниматься как единое целое. Если вы немного сосредоточитесь, то увидите, как на Рисунке 3.11 «возникает» круг.