Видеть и знать «Вы видите, но не замечаете». ШЕРЛОК ХОЛМС 3 страница
Впрочем, мы должны отдавать себе отчет, что такие слова, как «преувеличение», «шаблон» и «взаимоотношения», могут внушить нам ложное чувство, будто мы объяснили намного больше, чем нам действительно удалось. Эти слова маскируют глубину нашего неведения. Нам неизвестно, каким образом нейроны в мозге совершают любое из этих действий. Тем не менее намеченная мною схема может обеспечить нам
неплохой плацдарм для последующих исследований этого вопроса. Например, более двадцати лет назад ученые в области нейронауки открыли в височных долях обезьян нейроны, реагирующие на лица: каждый набор нейронов активизировался, когда обезьяна смотрела на определенное знакомое лицо, например лицо альфа-самца Джо или лицо Ланы, лучшей представительницы его гарема. В эссе об искусстве, опубликованном мной в 1998 году, я предсказал, что такие нейроны могут парадоксальным образом активизироваться в еще большей степени в ответ на преувеличенную карикатуру данного лица, чем в ответ на оригинал. Это предсказание увлекательным образом было подтверждено серией блестящих экспериментов, поставленных в Гарварде. Такие эксперименты важны, поскольку они помогут нам перевести чисто теоретические теории о зрении и искусстве в область более точных, проверяемых моделей функции зрения.
Распознавание предметов очень важная проблема, и я высказал несколько предположений относительно стадий распознавания. Впрочем, само слово «распознавание» не сможет нам ничего сказать, пока мы не сможем объяснить, каким образом объект или лицо участвует в образовании смысла, основанного на том, какие именно ассоциации в памяти связаны с ними. Вопрос о том, каким образом нейроны кодируют смысл и вызывают все семантические ассоциации с объектом, является священным Граалем нейронауки, изучаете ли вы память, восприятие, искусство или сознание.
|
|
|
Опять-таки, мы НЕ ЗНАЕМ в действительности, отчего у нас, высших приматов, имеется такое большое количество особых зрительных областей, но создается впечатление, что все они специализируются на разных аспектах зрения, таких, как цветовое зрение, способность видеть движение и формы, распознавание лиц и т. д. Вычислительные стратегии у каждой из них могли сильно различаться, так что эволюция развивала нейронное аппаратное обеспечение мозга по отдельности.
Прекрасным примером этого может стать средняя височная (СВ) область, небольшой участок корковой ткани, находящийся в каждом полушарии мозга, который, по-видимому, в основном сосредоточен на способности видеть движение. В конце 1970-х годов женщина из Цюриха, которую я буду называть Ингрид, перенесла инсульт, повредивший СВ- области обоих полушарий мозга, но оставил незатронутой всю остальную часть мозга. В большинстве отношений ее зрение было совершенно нормальным: она могла читать газеты и распознавать людей и предметы. При этом у нее были огромные трудности со зрительным восприятием движения. Когда она смотрела на движущуюся машину, она казалась ей длинной последовательностью статичных фотоснимков, как будто она смотрит на нее в свете стробоскопа. Она могла прочитать номерной знак машины, сказать вам, какого она цвета, но у нее не создавалось никакого впечатления движения. Она боялась переходить улицу, потому что не могла определить, с какой скоростью приближаются машины. Когда она наливала воду в стакан, струя воды казалась ей неподвижной сосулькой. Она не понимала, когда нужно прекратить наливать воду, потому что не могла оценить скорость, с которой поднималась вода, так что она всегда переливалась через край. Даже разговор с людьми был, как она говорила, похож на «телефонный разговор», потому что она не видела движения губ. Жизнь стала для нее весьма необычным испытанием. Таким образом, похоже что СВ-области в основном отвечают за зрительное восприятие движения, а не за что-либо другое. Тому есть четыре доказательства.
|
|
|
Во-первых, вы можете записать данные отдельных нервных клеток в СВ-областях обезьяны. Их клетки сигнализируют о направлении движущихся объектов, но, очевидно, совершенно не интересуются ни их цветом, ни их формой. Во-вторых, вы можете использовать электроды для стимулирования крошечных групп клеток в СВобластях мозга обезьян. Это заставляет клетки активизироваться, и у обезьян начинаются двигательные галлюцинации при включении тока. Нам это известно, потому что обезьяна начинает вращать глазами, отслеживая движущиеся объекты в зрительном поле. В-третьих, вы можете наблюдать за работой СВ-областей у людей- добровольцев при помощи сканирования мозга, например используя функциональную МРТ. При функциональной МРТ измеряются магнитные поля в мозге, образующиеся за счет изменений потока крови, когда объект наблюдения что-либо делает или смотрит на что-либо. В этом случае СВ- область активна, если вы смотрите на движущиеся объекты, и пассивна, когда вам показывают статичные изображения, цветовые карточки или напечатанные слова. И наконец, в-четвертых, вы можете использовать специальное устройство под названием транскраниальный магнитный стимулятор, чтобы на короткое время «оглушить» нейроны СВ-области мозга человека-добровольца, фактически создавая при этом кратковременное повреждение головного мозга. И подумать только! при этом подопытные на некоторое время становятся, подобно Ингрид, слепыми к различению движения, в то время как все остальные их зрительные способности остаются, по всей видимости, незатронутыми. Все вместе это может показаться избыточным для доказательства того единственного факта, что СВ-область является двигательной областью мозга, однако для науки никогда не вредно иметь несколько сходящихся путей, доказывающих одно и то же.
|
|
|
|
|
|
Более того, в височной доле также имеется область под названием V4, которая специализируется на обработке цветовой информации. Когда эта область повреждена в обоих полушариях мозга, весь мир выглядит обесцвеченным, словно черно-белый фильм. При этом прочие зрительные функции пациента остаются неповрежденными: он вполне способен воспринимать движение, распознавать лица, читать и т. д. И точно так же, как и с СВ-областями, вы можете получить схожие данные от исследования отдельных нейронов, сканирования мозга и непосредственной электрической стимуляции, доказывающие, что V4 действительно «цветовой центр» мозга.
К сожалению, в отличие от СВ-областей и области V4 большая часть оставшихся примерно тридцати зрительных областей мозга приматов не раскрывают свои функции при повреждении, сканировании или искусственном отключении. Возможно потому, что они не столь узкоспециализированны, или их функции легче компенсируются другими областями мозга (подобно воде, обтекающей препятствие), или же, возможно, наши определения того, что составляет некую отдельную функцию, неясны (или «неправильно сформулированы», как говорят компьютерные специалисты). В любом случае в основе всей поразительной анатомической сложности лежит весьма простая организационная структура, что сильно помогает в исследовании зрения. Эта структура основана на разделении всего потока зрительной информации на отделенные или полуотделенные, параллельные пути (рис. 2.10).
Для начала рассмотрим два пути, по которым зрительная информация поступает в кору мозга. Так называемый старый зрительный путь начинается в сетчатке, передается через древнюю структуру в среднем мозге, называемую верхним бугорком, а затем через подушку таламуса передается в теменные доли (рис. 2.10). Этот путь сосредоточен на пространственных аспектах зрения где находится объект, а не что он собой представляет. Старый зрительный путь позволяет нам ориентироваться среди объектов и отслеживать их глазами и поворотами головы. Если повредить этот путь у хомяка, появляется довольно странный вид зрения тоннельное зрение, когда он видит и распознает только то, что находится непосредственно перед его носом.
Новый зрительный путь, который особенно сильно развит у людей и вообще у приматов, делает возможным довольно изощренный анализ и распознавание сложных зрительных сцен и объектов. Этот путь передает информацию от сетчатки в область VI, первую и самую большую из наших зрительных карт в коре мозга, а далее разделяется на два подпути, или потока: путь 1, часто также называемый потоком «как», и путь 2, или поток «что». Поток «как» (иногда называемый поток «где») можно рассматривать как связанный с отношениями между объектами в пространстве, в то время как поток «что» связан с взаимоотношением признаков внутри самих объектов. Таким образом, функция потока «как» в какой-то степени совпадает с функцией старого зрительного пути, но он передает гораздо более сложные аспекты пространственного зрения определение всего пространственного ландшафта зрительной картины, а не просто определение
РИС. 2.10. Зрительная информация с сетчатки попадает в мозг двумя путями. Один (называется старым путем) проходит через верхний бугорок четверохолмия и доходит до теменной доли. Другой (называемый новым путем) идет через латеральное коленчатое ядро к зрительной коре и затем расщепляется на поток «как» и «что»
местоположения объекта. Поток «как» сообщает информацию в теменную долю и непосредственно связан с двигательной системой. Когда вы увертываетесь от брошенного в вас объекта, когда вы передвигаетесь по комнате, избегая столкновений с вещами, когда вы осторожно переступаете через ветку или яму, или когда вы протягиваете руку за каким-либо предметом, или парируете удар во всем этом вы зависите от потока «как». Большая часть всех этих вычислений происходит неосознанно и автоматически, словно у вас имеется второй пилот зомби или робот, который следует вашим инструкциям, не требуя контроля над собой.
Прежде чем мы приступим к рассмотрению потока «что», я сперва упомяну весьма поразительный зрительный феномен «видящей слепоты». Он был открыт в конце 1970-х годов в Оксфорде Ларри Вайзкранцем. У пациента по имени Г ай была существенно повреждена левая зрительная кора, отправная точка для обоих потоков «как» и «что». В результате он ничего не видел в правой части зрительного поля по крайней мере, так казалось сначала. В ходе проверки неповрежденной области зрительного поля Вайзкранц попросил пациента дотронуться до небольшого светового пятна, которое, как он сказал Гаю, находилось справа от него. Гай возразил, что не может его увидеть и никакого пятна нет, но Вайзкранц попросил его все же попытаться. К его изумлению, Гай совершенно правильно нашел пятно и дотронулся до него. Гай настаивал, что всего лишь пытался предположить, где же пятно, и был весьма удивлен, когда узнал, что он безошибочно нашел его. Тем не менее повторные попытки лишь подтвердили тот факт, что это была отнюдь не случайная удача: палец Гая постоянно указывал на любую цель, без осознаного зрительного переживания того, где она и на что похожа. Вайзкранц дал этому явлению название «видящей слепоты» (англ. blindsight), чтобы подчеркнуть его парадоксальную природу. Чем мы можем его объяснить, не прибегая к экстрасенсорике? Как может человек определить пространственное положение предмета, которого не видит? Ответ лежит в анатомическом разделении старого и нового зрительного путей в мозге. Новый зрительный путь Гая, пролегающий через область VI, был поврежден, однако старый зрительный путь остался совершенно невредимым. Информация о местонахождении светового пятна беспрепятственно достигла его теменных долей, которые, в свою очередь, направили его руку в верном направлении.
Красивое объяснение феномена «видящей слепоты», оно широко распространено, однако порождает один весьма интригующий вопрос: значит ли это, что осознанное зрительное переживание связано только с новым зрительным путем? Когда новый зрительный путь заблокирован, как в случае с Гаем, осознание зрительной информации исчезает. С другой стороны, старый зрительный путь, очевидно, производит не менее сложные вычисления для того, чтобы управлять рукой, но при этом совершенно бессознательно. Это одна из причин, по которой я уподобил этот путь роботу или зомби. Но почему это так? В конце концов, это всего лишь два параллельных пути, состоящие из одинаковых нейронов, отчего же лишь один из них связан с сознательным восприятием?
Действительно отчего? Пусть этот вопрос останется в качестве наживки, и, поскольку тема осознания весьма обширна, мы отложим это для последней главы.
Теперь же мы рассмотрим второй путь, путь «что». Этот путь преимущественно связан с распознанием объектов и их значением. Это путь отправляется от области VI к веретенообразной извилине (рис. 3.6), а оттуда к остальным частям теменных долей. Обратите внимание на то, что сама по себе веретенообразная область преимущественно сухо классифицирует объекты: отличает букву Р от буквы Q, ястреба от пилы, Джо от Джейн, но при этом не наделяет их никаким особым значением. Ее функция схожа с коллекционированием ракушек (конхологией) или бабочек (лепидоптерологией): классифицируют, помечают этикетками и размещают по индивидуальным неперекрывающимся ячейкам многие сотни образцов и при этом не испытывают необходимости знать о них что-либо еще (так оно приблизительно и есть, но не совсем некоторые аспекты значения, возможно, передаются из высших центров в веретенообразную область).
Как только путь «что» от веретенообразной извилины доходит до других частей теменных долей, он вызывает к жизни не только имя вещи, но еще и массу находящихся в полутени воспоминаний и фактов, связанных с этой вещью, или, говоря широко, семантику, или значение объекта. Вы не только распознаете лицо Джо как собственно Джо, но помимо этого вспоминаете все, что только может быть связано с ним: он женат на Джейн, у него извращенное чувство юмора, у него аллергия на кошек, он член вашей команды по боулингу. Этот процесс извлечения семантической информации включает в себя весьма обширную активизацию теменных долей, но, по всей видимости, он сосредоточен на нескольких довольно узких «бутылочных горлышках», включающих в себя речевую область Вернике и нижнюю теменную дольку (НТД), которая принимает участие в такой специфически человеческой деятельности, как именование, чтение, письмо и счет. Как только в этих «бутылочных горлышках» извлекается значение, оттуда посылаются сообщения в миндалевидное тело, встроенное в переднюю часть теменных долей, чтобы пробудить эмоции в отношении того, что (или кого) вы видите.
Судя по всему, помимо первого и второго путей4 существует еще один дополнительный, более основывающийся на рефлексии путь, отвечающий за эмоциональный отклик на видимые объекты, который я называю третьим путем. Если первые два пути назывались «как» и «что», этот можно было бы назвать «и что же». В этом пути информация о таких биологически важных стимулах, как глаза, пища, выражение лица и оживленное движение (например, походка и жестикуляция), проходит через веретенообразную извилину в область височной доли, называемую верхней височной бороздой (ВВБ), и затем непосредственно в миндалевидное тело5. Другими словами, третий путь не проходит через высокоуровневое осознание объекта, а также игнорирует весь богатый набор ассоциаций, возникающих на втором пути, а сразу же передает информацию в миндалевидное тело, ворота к эмоциональной части коры мозга лимбической системе. Этот сокращенный путь, возможно, был развит для того, чтобы быстро реагировать на имеющие важное значение ситуации, независимо от того, врожденный он или приобретенный.
Миндалевидное тело работает в тесной связи с накопленными ранее воспоминаниями и прочими структурами лимбической системы для того, чтобы оценить эмоциональную значимость всего, что вы видите: это друг, или враг, или партнер? Это пища, или вода, или нечто опасное? Или это нечто совершенно обычное? Если этот предмет незначим например, это всего лишь бревно, пушинка, шелестящие от ветра деревья вы ничего не почувствуете и, скорее всего, не обратите на него внимания. Но если он имеет значение, вы сразу же что-нибудь почувствуете. Если это очень сильное чувство, сигналы из миндалевидного тела будут также направлены в гипоталамус (рис. 3), который не только управляет выделением гормонов, но к тому же активизирует автономную нервную систему, чтобы приготовить вас к выполнению соответствующего действия, будь то прием пищи, бой, бегство или ухаживание за сексуальным партнером. Эти спонтанные реакции включают в себя все возможные физиологические признаки сильной эмоции: повышенное сердцебиение, учащенное дыхание, потливость. Кроме того, миндалевидное тело у человека также имеет связи с лобными долями, которые придают коктейлю из указанных выше четырех базовых эмоций особые легкие оттенки, так что вы не просто чувствуете гнев, похоть или страх, но также высокомерие, гордость, осторожность, восхищение, великодушие и тому подобное.
А ТЕПЕРЬ вернемся к Джону, нашему перенесшему инсульт пациенту, о котором мы вели речь в начале главы. Сможем ли мы объяснить хотя бы некоторые из его симптомов, основываясь на самой общей картине зрительной системы, которую я тут представил? Джон определенно не был слеп. Как вы помните, он мог сделать вполне точную копию гравюры собора Святого Павла, хотя и не мог распознать, что именно он рисует. Начальные стадии зрительного процесса остались неповрежденными, так что мозг Джона мог выделять линии и формы, а также определять взаимоотношения между ними. Однако важнейшее следующее звено в потоке «что» (веретенообразная извилина), пройдя сквозь которое зрительная информация вызывает распознавание, память и чувства, было изъято. Такое расстройство называется агнозией термин был введен Зигмундом Фрейдом, и она означает, что пациент может видеть, но не знает, что именно видит. (Интересно, возникла бы у Джона эмоционально правильная реакция при виде льва, даже если он на уровне сознания и не мог бы отличить его от козы? Исследователи такого эксперимента не поставили. Хотя это могло бы подразумевать, что третий путь сохранен.)
Джон мог «видеть» объекты, дотягиваться и брать их, ходить по комнате и не натыкаться на препятствия, поскольку поток «как» в значительной мере не был поврежден. Действительно, любому человеку, наблюдающему, как Джон передвигается в пространстве, не пришло бы в голову, что его чувство восприятия было кардинальным образом расстроено. Вспомните когда он вернулся из клиники домой, он мог подстригать живую изгородь ножницами и пропалывать цветник. И при всем этом он не мог отличить сорняки от цветов, распознавать лица и марки машин или отличить майонез от сливок. Симптомы, которые в другом случае выглядели бы странными и непостижимыми, теперь становятся понятными в свете обрисованной мной анатомической схемы в которой множество зрительных путей.
Нельзя сказать, что пространственное чувство у Джона осталось совершенно незатронутым. Вспомните он с легкостью мог взять отдельно стоящую чашку с кофе, но заполненный предметами буфет приводил его в замешательство. Это значит, что у него был нарушен процесс, который исследователи зрительного восприятия называют сегментацией: осознание того, какие фрагменты зрительной картины составляют единый объект. Сегментация является чрезвычайно необходимой начальной стадией процесса распознавания объекта, происходящего в потоке «что». Например, если вы видите голову и заднюю часть туловища коровы, выступающие по обе стороны ствола дерева, вы автоматически воспримете их как части целого животного ваш разум без каких-либо сомнений заполнит недостающее. В действительности нам неизвестно, каким образом нейроны на ранних стадиях зрительного процесса столь легко выполняют связывание таких объектов. Очевидно, некоторые аспекты процесса сегментации у
Рис. 2.11. «Марсианские цветы». На просьбу нарисовать определенные цветы Джон нарисовал некие цветы вообще, даже не осознавая этого
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 211; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!