Слепая физиология. Удивительная книга про зрение и слух

РИСУНОК 3.5. Иллюзия Геринга. Изогнуты ли вертикальные линии?
Лиама не обманула и иллюзия Геринга (Рисунок 3.5). Толстые вертикальные линии на этом рисунке кажутся нам выгнутыми, но стоит удалить более тонкие линии, расходящиеся из центра в стороны, и мы увидим, что вертикальные линии на самом деле прямые. Лиам видел, что они прямые, как если бы не воспринимал их частью общей картинки. С. Б. эта иллюзия тоже не обманула[63].
Лиам сказал мне, что до операции ему было сложно отличить собаку от кошки: тогда и собака, и кошка – это для него было нечто живое и покрытое шерстью, что передвигается по земле. Теперь я показала Лиаму фотографию кошки с собакой, и он смог их отличить – однако он не смог отличить собаку от кошки на изображении, где были видны только их силуэты. Младенцы в возрасте 3–4 месяцев могут различать силуэты этих двух животных, но Лиаму этой информации не хватало, чтобы успешно решить задачу[64]. Он видел отдельные элементы изображения, но ему было по-прежнему сложно увидеть картинку целиком.
В 2015 году, через год после моего третьего визита, я прислала Лиаму картинку из книги Джозефа Альберса «Взаимодействие цветов», приведенную на Рисунке 3.6[65]. Это изображение иллюстрирует наше восприятие прозрачных форм. Большинство из нас сказали бы, что на рисунке изображены два листа бумаги, причем более светлый полупрозрачный лист справа лежит на более темном листе, расположенном чуть левее. Лиам ответил: «Это два прямоугольника… с чем-то вроде стрелки посередине». Он интерпретировал эту картинку как двухмерную геометрическую абстракцию, а не как два листа бумаги в трехмерном пространстве. Он легко распознавал составные элементы изображения, но не мог уловить их общий смысл.
Хотя сегодня Лиам распознает намного больше предметов, чем сразу после операций, ему все еще сложно воспринимать объекты целиком, а не как сумму составляющих их элементов. Мы почти не осознаем наше умение молниеносно различать и распознавать объекты, но на самом деле в эту работу вовлечено огромное количество нейронов головного мозга. Примерно треть объема мозга связана со зрением и обработкой зрительной информации. Поскольку Лиам с младенчества был почти слепым, его зрительная система не могла нормально развиваться. Его зрительное восприятие в тот момент, когда он только-только получил интраокулярные линзы, и те проблемы, с которыми он столкнулся в дальнейшем, помогают нам узнать что-то новое о том, чем заняты нейронные сети зрительной системы и о том, насколько огромный объем их работы мы попросту не замечаем.
РИСУНОК 3.6. Мы интерпретируем это изображение как два листа бумаги, причем светлый полупрозрачный лист лежит на втором, более темном.
Для человека, изучающего физиологию зрения, кажется совершенно логичным, что Лиам видит в первую очередь линии, границы и контуры, а не цельные объекты, ведь наша зрительная система действительно очень чувствительна к линиям. Линии очень часто лежат на границе между светом и тенью, и многие нейроны сетчатки лучше всего реагируют именно на этот контраст[66]. Первичная зрительная кора, которая также называется стриарной корой или зрительной зоной V1, – это первая область коры головного мозга, которая получает зрительную информацию с сетчатки. В середине XX века Дэвид Хьюбел и Торстен Визель начали фиксировать активность индивидуальных нейронов в зрительной зоне V1 – сначала у кошек, а потом и у обезьян[67]. У каждого нейрона есть свое рецептивное поле, то есть он чувствителен к световым раздражителям, поступающим с конкретной области поля зрения. Например, один нейрон может быть чувствителен к раздражителям, попадающим прямо по центру поля зрения, тогда как другой будет реагировать на раздражитель, попадающий, скажем, слегка левее и ниже центральной точки. Рецептивные поля смежных нейронов зрительной зоны V1 слегка различаются, но пересекаются между собой, поскольку они получают информацию с разных, но пересекающихся между собой областей сетчатки. Таким образом, в первичной зрительной коре топографически, или ретинотопически картировано все поле зрения. Некоторые нейроны зрительной зоны V1 реагируют исключительно на свет с определенной длиной волны (и мы воспринимаем это как цвет), но большая их часть реагирует на белые полосы на черном фоне или наоборот – черные полосы на белом фоне. Важно и направление этих полос. Некоторые нейроны зрительной зоны V1 возбуждаются в ответ на вертикальные полосы, некоторые – на горизонтальные, некоторые – на полосы, расположенные под какими-либо другими углами: они называются ориентационно-избирательными нейронами.
 
Когда две грани предмета образуют ребро, текстура и освещенность в этом месте могут измениться, и контраст между ними стимулирует определенную группу ориентационно-избирательных нейронов в вашей зрительной зоне V1. Когда вы осматриваете предмет, образующие его линии меняют свое направление, и тогда в зрительной зоне V1 активизируются другие ориентационно-избирательные нейроны. Дальние связи между ориентационно-избирательными нейронами зрительной зоны V1 помогают воспринимать продолжительные линии и контуры как единое целое[68].
Лиам не мог по цветам и линиям понять, что он видит перед собой, и точно так же и мы оказываемся не в состоянии понять принципы обработки зрительной информации, изучая только отдельные нейроны зрительной зоны V1. В 1973 году великий нейропсихолог А. Р. Лурия издал книгу «Основы нейропсихологии»[69]. Опираясь на работу со своими пациентами, Лурия выделил в нашей зрительной коре первичную и вторичную зоны. Первичная зона включает первичную зрительную кору (зрительную зону V1), и повреждения в этой области приводят к слепоте в той части поля зрения, из которой эта конкретная область зрительной коры получает информацию. Нейроны первичной зоны связаны с нейронами вторичной зоны, занятой синтезом и переработкой входящей информации. При повреждении вторичной зрительной зоны люди не теряют зрение, но страдают от различных форм зрительной агнозии («незнания»). Они могут «видеть» все составные элементы уже знакомого предмета, его контуры и цвета, но они не могут синтезировать их в единое целое и узнать собственно сам предмет,[70] как будто они никогда раньше его не видели[71].
Пожалуй, самым знаменитым пациентом со зрительной агнозией был пациент Оливера Сакса профессор П.: «человек, который принял жену за шляпу». Когда доктор Сакс показал пациенту перчатку и попросил сказать, что это такое, профессор ответил: «Непрерывная, свернутая на себя поверхность. И вроде бы тут имеется пять кармашков»[72]. Профессор П. прекрасно описал ключевые особенности перчатки, но не смог сопоставить их, чтобы увидеть целое. Он не утратил понятие о перчатке: на ощупь он мог ее узнать. Затруднения, с которыми столкнулся профессор П. и другие пациенты со зрительной агнозией, схожи с проблемами Лиама. Как и Лиам, они не узнавали предметы автоматически, подсознательно, но должны были логически догадаться о том, что перед ними находится, по ключевым особенностям. Во всех этих случаях проблемы коренятся в зрительных путях более высокого уровня.
Зрительная зона V1 расположена вдоль зрительного пути, соединяющего сетчатку (периферию) и зрительные зоны, расположенные выше (центральнее) в мозге[73]. В периферическом направлении (ближе к глазу) нейроны зрительной зоны V1 получают информацию от нейронов таламуса, которые связаны напрямую с клетками сетчатки. В центральном направлении нейроны зрительной зоны V1 сообщаются с клетками в зрительной зоне V2, а затем напрямую или опосредованно – с нейронами двух главных зрительных путей. Вентральный путь – канал «что» или канал восприятия – связан с распознаванием предметов, лиц и мест, тогда как дорсальный путь – канал «где», канал действия – занят расположением предметов в пространстве и движением[74]. «Вторичные зоны» Лурии соответствуют этим путям. Зрительные зоны V1 и V2 связаны и с каналом восприятия, и с каналом действия, но области, расположенные выше, могут быть больше связаны с каким-то одним из этих путей. Зрительные зоны более высокого уровня обозначены по-разному. Некоторые из них обозначены буквой V с цифрой, обозначающей их место в иерархии зрительных зон, а другие называются в соответствии с их анатомическим расположением. Например, зоны V4 и латеральная затылочная кора составляют часть канала восприятия (канал «что»), тогда как V5 (она же MT, от medial temporal region: медиальная височная область) составляет часть канала действия (см. Рисунок 3.7).