Книга: Мозг рассказывает. Что делает нас людьми
Назад: Глава 1 ФАНТОМНЫЕ КОНЕЧНОСТИ И ПЛАСТИЧНОСТЬ МОЗГА
Дальше: Глава 3 КРИЧАЩИЙ ЦВЕТ И ГОРЯЧАЯ ДЕТКА: СИНЕСТЕЗИЯ
Глава 2
ВИДЕТЬ И ЗНАТЬ
«Вы видите, но не замечаете».Шерлок Холмс
Эта глава посвящена зрению. Разумеется, глаза и зрение не присущи исключительно людям никоим образом. На самом деле способность видеть столь полезна, что глаза эволюционировали в разных случаях много раз в истории жизни на земле. Глаза осьминога жутким образом похожи на наши, несмотря на тот факт, что последним нашим общим предком было слепое морское существо, похожее не то на слизняка, не то на улитку и жившее более полумиллиарда лет назад. Глаза действительно не свойственны лишь нам, но процесс видения происходит не в глазе. Он происходит в мозге. На земле нет другого такого создания, которое видело бы объекты таким же образом, как мы. У некоторых животных острота зрения намного выше, чем у нас. Вы наверняка слышали, что орёл может прочитать мелкий газетный шрифт с расстояния в пятнадцать метров. Правда, орлы не умеют читать.
Это книга о том, что делает людей особенными, и постоянно повторяющаяся в ней тема что наши уникальные психические свойства, возможно, развились из ранее существовавших структур мозга. Мы начинаем наше путешествие со зрительного восприятия отчасти потому, что о его сложности известно намного больше, чем о каких-либо других функциях мозга, отчасти также и потому, что развитие зрительных областей мозга чрезвычайно ускорилось в эволюции приматов, достигнув кульминации у человека. Плотоядные и травоядные животные имеют, скорее всего, менее дюжины зрительных областей и не обладают цветовым зрением. То же самое относится и к нашим предкам небольшим ночным насекомоядным, сновавшим по ветвям деревьев и не подозревавшим, что их потомки однажды наследуют а возможно, и уничтожат! всю землю. Однако у человека целых тридцать зрительных областей вместо какой-то дюжины. К чему же они? Тем более что баран спокойно обходится намного меньшим количеством.
Когда наши похожие на землероек предки стали вести дневной образ жизни, эволюционируя в полуобезьян и обезьян, они начали развивать сверхсложные зрительно-моторные способности для того, чтобы точно хватать и манипулировать ветками, хворостинками и листьями. Более того, смена рациона с маленьких ночных насекомых на красные, жёлтые и синие фрукты, а также на листья, чья питательная ценность имела цветовой код в различных оттенках зеленого, коричневого и жёлтого, послужила толчком для возникновения изощрённой системы цветового зрения. Этот ценный аспект цветового восприятия мог впоследствии быть использован самками приматов, чтобы информировать о своей ежемесячной половой рецептивности и овуляции с помощью течки бросающегося в глаза разбухания и окрашивания ягодичной области, становившейся похожей на спелый фрукт. (Эта особенность была утеряна человеческими самками, развившими способность к постоянной половой рецептивности на протяжении всего месяца факт, который ещё доступен для моего личного наблюдения.) На следующем витке эволюции, когда наши предки-приматы развили способность постоянно находиться в вертикальном положении на двух ногах, привлекательность набухших розовых ягодиц могла быть перенесена на пухлые губы. Есть искушение с лукавой улыбкой предположить, что наше пристрастие к оральному сексу, возможно, также отсылает нас на ту ступень эволюции, когда наши предки были плодоядными (поедателями фруктов). Какая лукавая мысль: а что, если наше восхищение Моне, или ван Гогом, или Ромео, смакующим поцелуй Джульетты, ведёт в конечном итоге к древнему влечению к зрелым фруктам и задам? (Вот это и делает эволюционную психологию такой забавной: вы можете преддожить совершенно нелепую сатирическую теорию и выйти совершенно сухим из воды.)
Да вдобавок к чрезвычайной подвижности наших пальцев у большого пальца человека развился уникальный седловидный сустав, позволяющий помещать его напротив указательного пальца. Это свойство, сделавшее возможным так называемый точный захват, может показаться незначительным, но оно весьма полезно для того, чтобы собирать фрукты, орехи и насекомых. Оно также весьма полезно для того, чтобы продевать нитку в иголку, обхватывать рукоятку топора, считать или показывать буддийский жест мира. Потребность в точном независимом движении пальцев, противопоставленном большом пальце и в точной координации глаз и рук — эволюция которой была приведена в движение весьма рано в генеалогии приматов могла оказаться окончательным источником для такого давления отбора, который привёл нас к развитию сложных зрительных и зрительно-двигательных областей мозга. Весьма сомнительно, что без них вы смогли бы послать воздушный поцелуй, писать, считать, бросать дротик, курить косяк или если вы монарх управляться со скипетром.
Связь между действием и восприятием особенно прояснилась в последнее десятилетие с открытием нового класса нейронов в лобных долях так называемых канонических нейронов. Эти нейроны в некоторых отношениях подобны зеркальным нейронам, с которыми я вас познакомил в предыдущей главе. Подобно зеркальным нейронам, каждый канонический нейрон активизируется во время специфического действия, например, когда вы пытаетесь дотянуться до высокой ветки или яблока. Но тот же самый нейрон придёт в активность просто при виде ветки или яблока. Другими словами, похоже что абстрактное свойство возможности быть взятым было закодировано в зрительной форме объекта как присущая ему черта. Различие между восприятием и действием существует в нашем обыденном языке, но это как раз то, что мозг, несомненно, не всегда принимает во внимание.
Подобно тому как граница между зрительным восприятием и хватательным движением становилась все более расплывчатой в ходе эволюции приматов, то же самое происходило с границей между зрительным восприятием и зрительным воображением входе эволюции человека.
Обезьяна, дельфин или собака, возможно, и обладают какой-то рудиментарной формой зрительного воображения, но только люди могут создавать зрительные символы и жонглировать ими в уме, пытаясь получить новый образ. Возможно, человекообразная обезьяна может вызвать в воображении образ банана или альфа-самца своего стада, но только человек способен жонглировать зрительными символами, чтобы создать совершенно новые комбинации, такие как дети с крыльями (ангелы) или полулюди-полулошади (кентавры). Такого рода воображение и жонглирование символами «в автономном режиме», в свою очередь, может потребоваться для другого уникального человеческого свойства, языка, за который мы возьмёмся в шестой главе.
В 1988 году шестидесятилетний мужчина был доставлен в отделение экстренной медицинской помощи больницы в Миддлсексе, Англия. Во время Второй мировой войны Джон был пилотом истребителя. Вплоть до того рокового дня, когда у него внезапно развились жестокие боли в животе и рвота, он находился в превосходном физическом состоянии. Штатный врач, доктор Дэвид Макфи, просмотрел историю болезни. Боль началась возле пупка, а затем переместилась в нижнюю правую часть живота. Все это прозвучало для доктора Макфи как классический случай аппендицита прямо по учебнику: воспаление небольшого рудиментарного отростка, выступающего из толстой кишки в правую часть тела. В утробе аппендикс начинает расти прямо под пупком, но по мере роста кишок и их сворачивания аппендикс перемещается в нижнюю правую четверть живота. Однако мозг помнит его исходное местоположение, и именно поэтому первоначально чувствует боль именно там под пупком. Вскоре воспаление распространяется на брюшную стенку, лежащую над аппендиксом. Именно тогда боль перемещается вправо.
Затем доктор Макфи спровоцировал классический симптом, называемый болезненностью при внезапном ослаблении давления. Он очень медленно сдавил тремя пальцами нижнюю правую брюшную стенку и обнаружил, что это не вызвало боли. Но когда он резко отпустил руку, чтобы убрать давление, то после короткой задержки последовала внезапная боль. Задержка вызывается тем, что воспалённому аппендиксу нужно время, чтобы вернуться на прежнее место и удариться о брюшную стенку.
Наконец, доктор Макфи сдавил нижнюю левую четверть живота Джона, вызвав у него резкий приступ боли в нижней правой четверти, истинном местоположении аппендикса. Боль вызывается потому, что из-за давления газ перемещается из левой в правую часть толстой кишки, что заставляет аппендикс слегка раздуться. Этот однозначный симптом вместе с высоким жаром и рвотой у Джона окончательно решил диагноз. Доктор Макфи немедленно назначил удаление аппендикса: раздутый, воспалённый аппендикс может в любой момент разорваться и разлить своё содержимое по брюшной полости, вызвав угрожающий жизни перитонит. Операция прошла гладко, и Джон был помещён в послеоперационную палату для отдыха и восстановления.
Увы, настоящие неприятности у Джона ещё только начинались. То, что должно было стать обычным выздоровлением, превратилось в кошмар наяву, когда маленький сгусток крови из вены в его ноге попал в кровоток и закупорил одну из его мозговых артерий, вызвав инсульт. Первый признак этого проявился, когда жена Джона зашла в его палату. Представьте удивление Джона (и её удивление), когда он не смог узнать её лицо. Он мог узнать её только по голосу. Он не мог больше узнать ничьё лицо даже собственное лицо в зеркале.
«Я понимаю, что это я, говорил он. Оно подмигивает, когда подмигиваю я, и двигается вместе со мной. Но оно не выглядит мной».
Джон постоянно настаивал на том, что с его зрением ничего не случилось.
«У меня прекрасное зрение, доктор. Вещи расфокусированы в моем сознании, а не в глазах».
Более значимо было то, что он не мог распознать хорошо знакомые предметы. Когда ему показали морковку, он сказал: «Что-то длинное с пучком на конце это кисть?»
Он пытался на основании отдельных частей предмета сделать заключение, чем это могло бы быть, вместо того чтобы распознать предмет сразу целиком, как это происходит у большинства из нас. Когда ему показали козу на картинке, он описал её так: «Какое-то животное. Собака, наверное». Часто Джон мог опознать видовой класс, к которому принадлежал предмет так, например, он мог отличить животных от растений, но совершенно не мог сказать, какой именно предмет из этого класса перед ним. Эти симптомы не были вызваны каким-либо ограничением интеллекта или словарного запаса. Вот перед вами описание Джоном моркови, которое, уверен, что вы согласитесь, гораздо более подробное, чем может дать большинство из нас: Морковь корнеплод, который выращивается и потребляется в качестве пищи для человека по всему миру. Однолетняя культура, выращиваемая из семян, морковь производит длинные тонкие листья из верхушки корня. Она растёт на большую глубину и весьма большая по сравнению с длиной листьев, иногда достигая длины в пятьдесят сантиметров под листом, если выращивается в хорошей почве. Морковь можно есть сырой или приготовленной, её можно собирать на любой стадии роста при любом размере. Обычная форма моркови продолговатый конус, а её цвет колеблется от красного до жёлтого.
Джон больше не мог распознавать объекты, но он мог оперировать с ними в терминах их пространственной протяжённости, их размера и их движения. Он мог гулять по больнице, не натыкаясь на препятствия. Он даже мог с небольшой помощью ездить на машине на небольшие расстояния поистине удивительный подвиг, принимая во внимание транспортный поток, с которым ему приходилось иметь дело. Он мог оценить пространственное положение и измерить приблизительную скорость движущегося автомобиля, хотя и не мог сказать, «ягуар» это, «вольво» или хотя бы грузовик. Такие отличия совершенно несущественны для собственно вождения.
Когда он вернулся домой, он увидел гравюру собора Святого Петра, висевшую на стене десятилетиями. Он сказал, что знает, что кто-то ему её подарил, но совершенно забыл, что на ней изображено. Он мог удивительно точно её нарисовать, скопировав каждую деталь включая дефекты печати! Но даже после того, как он это сделал, он все ещё не мог сказать, что это такое. Видел Джон вполне ясно, он просто не знал, что он видит вот почему дефекты не были для него «дефектами».
До инсульта Джон был страстным садоводом. Однажды он вышел из дома и, к великому удивлению жены, поднял садовые ножницы и принялся без особого напряжения подстригать живую изгородь. Тем не менее, когда он пытался навести порядок в саду, он часто выдирал цветы, потому что не мог отличить их от сорняков. А для подстригания изгороди необходимо было только замечать неровности. Здесь не требовалось распознавать предметы. Затруднения Джона прекрасно показывали разницу между тем, чтобы видеть, и тем, чтобы понимать.
Хотя главной проблемой для Джона была неспособность понять, что он видит, были и другие, более тонкие затруднения. Например, у него было тоннельное зрение, которое не позволяет увидеть, согласно пословице, «за деревьями леса». Он мог дотянуться и взять чашку кофе, если она была рядом на незагроможденном столе, но приходил в беспомощное замешательство, столкнувшись с необходимостью иметь дело с буфетом. Представьте его удивление, когда он обнаружил, что добавил в кофе майонез вместо сливок.
Наше восприятие мира обычно кажется столь естественным, что мы принимаем его за само собой разумеющееся. Вы смотрите, видите, понимаете это кажется таким же естественным и неизменным, как текущая вниз вода. И только когда что-то нарушается, как у пациентов вроде Джона, мы понимаем, как чрезвычайно сложен этот процесс на самом деле. Даже если наша картина мира выглядит связной и цельной, в действительности она возникает благодаря активности тех самых тридцати (или даже более) различных зрительных областей в коре мозга, каждая из которых выполняет множество тончайших функций. Многие из этих областей у нас такие же, как и у других млекопитающих, но в какой-то момент времени они «расщепились», чтобы специализироваться на новых функциях у высших приматов. Неясно, сколько именно зрительных областей свойственны только человеку. Зато о них известно намного больше, чем о других высших областях мозга, таких как лобные доли, которые задействуются при морали, сострадании и честолюбии. Доскональное знание того, как в действительности работает система зрения, может, следовательно, дать нам прозрения относительно более общих стратегий, используемых мозгом при обработке информации, включая и те, что свойственны только нам.
Несколько лет назад я присутствовал на послеобеденной речи, прочтённой Дэвидом Аттенборо в университетском аквариуме в Ла-Джолле, Калифорния, недалеко от места моей работы. Рядом со мной сидел необычного внешнего вида господин с усами как у моржа. Выпив четвёртый бокал вина, он мне сказал, что работает в институте креационистских наук в Сан-Диего. У меня было сильное искушение сказать ему, что «наука» и «креационизм» понятия несовместимые (просто оксюморон), но, прежде чем я успел это сделать, он спросил, где я работаю и чем в данный момент интересуюсь.
«В настоящее время аутизмом и синестезией. Но кроме того, я изучаю процесс зрения».
«Зрения? А что же там изучать?»
«Ну, как вы думаете, что происходит в вашей голове, когда вы на что-нибудь смотрите на то кресло, например?»
«В моем глазу на сетчатке находится оптический образ кресла. Этот образ передаётся по нерву в зрительную область мозга, и я его вижу. Разумеется, в глазу образ перевернут, поэтому, прежде чем я его увидижу, образ должен снова перевернуться в мозгах».
Его ответ содержит логическую ошибку, которую называют ошибкой гомункулуса. Если образ на сетчатке передаётся в мозг и «проецируется» на некоем внутреннем умственном экране, то вам понадобится что-то вроде «человечка» гомункулуса в вашей голове, который смотрел бы на изображение и интерпретировал или понимал бы его для вас. Но как сам человечек понимал бы образы, мелькающие уже у него на экране? Потребовался бы ещё один, более крохотный парень, смотрящий на образ уже у того в голове, и так далее. Это ситуация бесконечного привлечения новых глаз, образов и человечков, совершенно не решающая проблему восприятия.
Чтобы понять, что такое восприятие, вам в первую очередь нужно избавиться от представления, будто образ в глубине вашего глаза просто «передаётся» в ваш мозг и там изображается на экране. Вместо этого вы должны понять, что, как только лучи света в глубине вашего глаза преобразуются в нервные импульсы, уже нет никакого смысла говорить о зрительной информации как об образе. Вместо этого мы должны думать о символических описаниях, представляющих сцены и объекты, ранее бывшие образами. Скажем, я захотел, чтобы кто-нибудь узнал, на что похоже кресло в другом углу комнаты. Я бы мог привести его туда и указать на кресло, так чтобы он смог сам его увидеть, но это не символическое описание. Я мог бы показать ему фотографию или рисунок кресла, но это все ещё не символическое описание, потому что они обладают физическим сходством с креслом. Но вот если бы я дал этому человеку письменное описание кресла, то мы бы уже перенеслись в область символического описания: изгибы чернил на бумаге не имеют никакого физического сходства с креслом, они лишь символизируют его.
Аналогичным образом, мозг создаёт символические описания. Он не воссоздаёт исходный образ, а отображает различные черты и аспекты образа в совершенно новых понятиях конечно, не изгибами чернил, но на основе своего собственного алфавита нервных импульсов. Эти символические кодировки отчасти создаются уже в вашей сетчатке, но по большей части именно в мозге. Попав туда, они сортируются, преобразуются и вновь соединяются в обширной сети зрительной области мозга, которая в конечном итоге позволяет вам распознавать объекты. Разумеется, большая часть такой обработки информации происходит без привлечения вашей сознательной деятельности, почему и кажется естественной и очевидной, как для моего соседа за обеденным столом.
Я весьма многословно опроверг «ошибку гомункулуса», указав на то, что она влечёт за собой логическую проблему дурной бесконечности. Но имеется ли какое-нибудь прямое указание на то, что это в самом деле ошибка?
Во-первых, то, что вы видите, не может быть просто изображением на сетчатке, потому что изображение на сетчатке может оставаться неизменным, а ваше восприятие коренным образом изменится. Если восприятие просто предполагает передачу и отображение образа на внутреннем умственном экране, как такое могло бы быть? Во-вторых, верно также и обратное: образ на сетчатке изменится, но ваше восприятие объекта останется устойчивым. В-третьих, вопреки видимости, процесс восприятия требует определённого времени и происходит в несколько стадий.
Понять первый довод легче всего. Это основа многих зрительных иллюзий. Самый известный пример куб Неккера, случайно открытый швейцарским кристаллографом Луи Альбером Неккером (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Схематическое изображение куба: вы можете видеть его одним из двух способов, либо так, как будто он повёрнут к вам левой, либо правой стороной, но не то и другое одновременно
Однажды он разглядывал в микроскоп кубовидный кристалл, и представьте его изумление, когда кристалл внезапно начал переворачиваться! Без какого-либо видимого движения он менял ориентацию прямо перед его глазами. Неужели кристалл изменялся сам по себе? Чтобы прояснить этот вопрос, он нарисовал каркас куба на клочке бумаги и обнаружил, что с рисунком происходило то же самое. Отсюда вывод: изменялся не кристалл, а его восприятие. Можете сами проделать такой фокус. Это очень забавно, даже если вы уже так делали много раз в прошлом. Вы увидите, что рисунок внезапно поворачивается к вам, причём частично но только частично по вашей воле. Тот факт, что ваше восприятие неизменного изображения может изменяться и переворачиваться, является доказательством того, что восприятие включает в себя нечто большее, чем просто отражение образа в мозге. Даже наипростейший акт восприятия включает в себя суждение и толкование. Восприятие это активно формируемое мнение о мире, а не пассивная реакция на поступающие от него сенсорные данные.
Ещё одним поразительным примером может стать знаменитая перекошенная комната Эймса (см. рис. 2.2). Представьте, что вы берете самую обычную комнату, вроде той, где вы сейчас находитесь, и растягиваете один из углов так, что потолок в этом углу оказывается выше, чем в любом другом месте комнаты. Теперь проделаем небольшую дырку в любой из стен и взглянем внутрь комнаты. Практически из любой точки зрения вы увидите странно искажённую, похожую на трапецию комнату. Но есть одно выгодное место обзора, из которого, к вашему удивлению, комната выглядит совершенно нормальной! Стены, потолок и пол выглядят так, словно расположены друг к другу под правильным углом, а окна и кафель на полу имеют одинаковый размер. Обычное объяснение этой иллюзии состоит в том, что именно с этой особой точки обзора изображение искажённой комнаты, отбрасываемое на вашу сетчатку, идентично изображению, которое отбрасывала бы обычная комната это просто геометрическая оптика. Но, конечно, в этой связи возникает вопрос. Каким образом ваша зрительная система знает, как должна была бы выглядеть нормальная комната именно из этой особой точки обзора?
Рис. 2.2. Это не фотошоп! Фото было сделано обычным фотоаппаратом с особой точки зрения, которая создаёт эффект комнаты Эймса. В этом обмане зрения забавно то, как люди перемещаются из одного конца комнаты в другой: всем без исключения в мире кажется, что они стоят всего в нескольких метрах друг от друга, и один из них вырос до гигантских размеров, уперевшись головой в потолок, а другой сжался до размеров Дюймовочки
Поставим вопрос с ног на голову и предположим, что вы смотрите через глазок на обычную комнату. Конечно, существует бесконечное множество искажённых комнат Эймса, которые могли бы создать точно такой же образ, тем не менее вы неизменным образом воспринимаете нормальную комнату. Ваше восприятие не мечется бешено между миллионом возможностей, оно неизменно останавливается на верной интерпретации. Единственный способ, который позволяет ему так поступать, это привлечение определённого встроенного знания или скрытых предположений о мире, вроде того что стены могут быть параллельными, кафель на полу квадратным и так далее; это позволяет исключить множество ложных комнат.
В таком случае изучение восприятия это изучение этих самых предположений и того способа, с помощью которого мы обогащаемся в нейронном программном обеспечении мозга. Довольно сложно построить комнату Эймса в натуральную величину, но в течение многих лет психологи придумали сотни зрительных иллюзий, искусно предназначенных для изучения этих самых предположений, управляющих восприятием. На иллюзии очень забавно смотреть, потому что они попирают здравый смысл. Но на психолога, занимающегося проблемами восприятия, они действуют так же, как запах палёной изоляции на инженера, вызывают непреодолимое стремление обнаружить причину происходящего (цитируя сказанное биологом Питером Медаваром в совершенно другом контексте).
Возьмём простейшую из иллюзий, предсказанную ещё Исааком Ньютоном и наглядно продемонстрированную Томасом Янгом (который, по любопытному совпадению, ещё и расшифровал египетские иероглифы). Если вы спроецируете на белый экран круги красного и зеленого цвета так, чтобы они перекрыли друг друга, в действительности вы увидите жёлтый круг. Если у вас три проектора испускающие лучи красного, зеленого и синего цветов, то, соответствующим образом настраивая яркость каждого из них, вы можете получить любой цвет радуги на самом деле сотни различных тонов, просто смешивая лучи в правильном соотношении. Вы даже можете получить белый цвет. Эта иллюзия настолько поразительна, что ей с трудом верят, впервые с ней столкнувшись. Кроме того, она говорит кое-что весьма важное о зрении: несмотря на то что вы можете различать тысячи оттенков цветов, у вас в глазу всего три класса цветочувствительных клеток: одни для красного цвета, другие для зеленого и третьи для синего. Каждый из них наилучшим образом реагирует на цвет только одной длины волны, но будет реагировать, хоть и хуже, и на волны другой длины. Таким образом, любой наблюдаемый цвет будет возбуждать красные, зеленые и синие рецепторы в разных сочетаниях, а высшие механизмы мозга будут интерпретировать каждое сочетание как определённый цвет. Например, жёлтый цвет лежит в спектре на равном расстоянии между красным и зелёным, поэтому он равным образом активизирует красные и зеленые рецепторы, а мозг научился, или развил способность, интерпретировать этот цвет как жёлтый. Использование простых цветных лучей для выведения законов цветового зрения было одним из величайших триумфов науки о зрении. Это проложило путь для цветной печати (из экономии использующей лишь три оттенка чернил) и цветного телевидения.
Рис. 2.3. Яйца или ямки? Вы можете переключаться с одного на другое, просто решите, откуда падает свет слева или справа
Моим любимым примером того, как можно использовать зрительные иллюзии для выявления скрытых предположений, лежащих в основе восприятия, является технология «форма-тень» (рис. 2.3). Хотя художники уже давно используют затенение для усиления впечатления глубины на своих картинах, лишь недавно учёные начали подробно исследовать это явление. Например, в 1987 году я создал несколько компьютерных изображений наподобие показанного на рис. 2.3 набор дисков, в случайном порядке рассредоточенных по серому полю. Каждый диск содержит плавную градацию от белого цвета с одной стороны до чёрного на другой, а фон сделан аккуратно «отцентрованно серым», средним между белым и чёрным. Отчасти эти эксперименты были вдохновлены замечаниями, сделанными физиком Викторианской эпохи Дэвидом Брюстером. Если вы внимательно посмотрите на диски на рис. 2.3, то сначала они покажутся набором яиц, освещённых с правой стороны. С некоторым усилием в них можно увидеть углубления, освещённые с левой стороны. Но даже если вы очень постараетесь, вы не сможете одновременно увидеть часть из них как яйца, а часть как углубления. Почему? Одно из возможных объяснений состоит в том, что мозг по умолчанию выбирает наиболее простую интерпретацию, воспринимая все диски только одним способом. Мне пришло на ум, что второе возможное объяснение заключается в том, что ваша система зрения предполагает, что существует только один источник света, освещающий всю картину или большие её куски. Это не вполне верно относительно пространства с искусственным освещением, состоящим из многих электроламп, но вполне верно для естественной природы, учитывая, что в нашей планетной системе всего одно солнце. Если вам когда-либо удастся изловить пришельца, обязательно покажите ему этот рисунок, чтобы выяснить, состоит ли его солнечная система из одного солнца, как наша. Существо из системы с двумя звёздами может быть невосприимчиво к этой зрительной иллюзии.
Так какое же именно объяснение верно предпочтение более простой интерпретации или допущение единственного источника света? Чтобы выяснить это, я провёл очевидный эксперимент, создав смешанное изображение, показанное на рис. 2.4, где верхний и нижний ряды имеют разное направление затенения. Вы заметите, что на этом изображении, если в верхнем ряду вы увидите яйца, в нижнем ряду обязательно увидите углубления, и наоборот; при этом невозможно видеть их все одновременно как яйца или все одновременно как углубления. Это доказывает, что дело не в простоте интерпретации, а во внутреннем допущении единственного источника света.
Итак, дело продвинулось. На рис. 2.5 затенённые диски затенены не по горизонтали, а по вертикали. Вы заметите, что диски светлые с верхней стороны практически всегда видны как яйца, выгнутые по направлению к вам, в то время как диски тёмные с верхней стороны видятся углублениями. Из этого мы можем заключить, что, вдобавок к предположению о существовании единственного источника света, открытому с помощью рис. 2.4, внутри мозга действует ещё более мощное предположение, что свет светит сверху. Опять-таки, это имеет смысл, учитывая расположение солнца в естественной среде.
Рис. 2.4. Два ряда дисков. Если верхний ряд выглядит как яйца, то нижний как ямки и наоборот. Невозможно воспринимать их одинаково. Рисунок иллюстрирует предположение о «единственном источнике света», которое строится в процессе визуального восприятия
Разумеется, это не всегда верно, иногда солнце находится на горизонте. Однако со статистической точки зрения это верно, солнце уж точно никогда не окажется под вами. Если вы перевернёте изображение сверху вниз, вы обнаружите, что выпуклости и углубления поменялись местами. С другой стороны, если вы повернёте картинку точно на 90 градусов, вы обнаружите, что теперь затенённые диски можно видеть по-разному, как на рис. 2.4, поскольку у вас нет врождённой склонности предполагать, что свет должен приходить слева или справа.
Рис. 2.5. Солнце всегда сверху! Половина дисков (свет сверху) выглядят как яйца, и половина как ямки. Эта иллюзия показывает, что зрительная система автоматически предполагает, что свет падает сверху. Переверните картинку, и яйца поменяются местами с ямками
Теперь я бы хотел, чтобы вы проделали ещё один эксперимент. Вернитесь к рис. 2.4, но на этот раз вместо того, чтобы вращать страницу, поставьте книгу вертикально и наклоните ваше тело и голову вправо, так чтобы ваше правое ухо почти касалось правого плеча, а ваша голова оказалась параллельно земле. Что происходит? Возможность видеть двояко исчезает. Верхний ряд всегда кажется выпуклостями, а нижний ряд углублениями. Это потому, что верхний ряд сейчас светлый с верхней стороны по отношению к вашей голове и сетчатке, хотя он все ещё светлый с правой стороны по отношению к миру. Можно это сказать по-другому: предположение, что свет светит сверху, имеет центром отсчёта голову, а не мир или положение тела. Как будто ваш мозг предполагает, что солнце прикреплено к вашей макушке и остаётся прикреплённым к ней, даже если вы склоняете голову на 90 градусов! Почему же возникло столь глупое предположение? Да потому, что, говоря языком статистики, ваша голова находится в вертикальном положении большую часть времени. Ваши обезьяньи предки крайне редко прогуливались, смотря на мир со склонённой набок головой. Таким образом, ваша зрительная система избирает кратчайший путь, она делает упрощающее предположение, что солнце прикреплено строго над вашей головой. Цель зрения состоит не в том, чтобы все время воспринимать вещи совершённым образом, а чтобы воспринимать их совершённым образом достаточно часто и достаточно быстро для того, чтобы как можно дольше прожить и оставить как можно больше потомства. Это единственное имеет значение в том, что касается эволюции. Разумеется, этот кратчайший путь делает вас уязвимым для определённых неверных суждений, например, когда вы склоняете голову набок, но такое происходит так редко в реальной жизни, что ваш мозг вполне может позволить себе быть ленивым в отношении таких вещей. Объяснение этой зрительной иллюзии показывает вам, что вы можете начать со сравнительно простого набора изображений, задавать вопросы, которые могла бы задать ваша бабушка, и добиться за пару минут настоящих прозрений относительно того, как мы воспринимаем мир.
Зрительные иллюзии пример подхода к мозгу как к чёрному ящику. Образ чёрного ящика пришёл к нам из инженерии. Студенту-инженеру выдаётся запечатанный ящик с электрическими клеммами и электролампами, усеивающими поверхность ящика. Подключение определённых клемм заставляет определённые лампы загораться, но не в прямой или однозначной зависимости. Задание состоит в том, чтобы, подавая различные комбинации входных электрических сигналов, обратить внимание, какие из ламп зажигаются в каждом случае, и с помощью метода проб и ошибок определить монтажную схему сети внутри коробки, не открывая её.
В психологии восприятия мы часто сталкиваемся с той же базовой проблемой. Чтобы ограничить круг гипотез о том, как мозг обрабатывает определённые виды зрительной информации, мы просто используем разнообразные сенсорные входящие данные и примечаем, что люди видят или что, как они полагают, они видят. Такие эксперименты позволяют нам открывать законы зрительной функции, примерно таким же образом, как Георг Мендель смог открыть законы наследственности, скрещивая растения с разными признаками, хотя у него не было никакой возможности что-либо узнать о молекулярных и генетических механизмах, делающих их действительными. Относительно зрения, я полагаю, лучшим из примеров, которые мы рассмотрели, будет пример Томаса Янга, предсказавшего существование в глазу трёх видов цветовых рецепторов, основываясь на забаве с цветными пятнами.
Когда изучаешь восприятие и думаешь над законами, которые лежат в его основе, то рано или поздно появляется желание узнать, каким образом эти законы фактически основываются на деятельности нейронов. Единственный способ это узнать взломать чёрный ящик, то есть экспериментировать непосредственно на мозге. Существует три традиционных способа: неврология (изучение пациентов с повреждениями мозга), нейрофизиология (наблюдение за активностью нейронных цепей или даже отдельных клеток) и сканирование мозга. Специалисты в каждой из этих областей взаимно презирают друг друга и склонны рассматривать свой собственный метод как самое важное окно в мир работы мозга, но в последние десятилетия специалисты все больше понимают, что необходимо объединить усилия, разрешая эту проблему. Теперь в бой вступили даже философы. Некоторые из них, например Пэт Черчленд и Дэниел Деннет, обладают той широтой взгляда, которая может послужить мощным противоядием против тупика узкой специализации, в который было загнано большинство нейроученых.
Рис. 2.6. Диаграмма Дэвида ван Эссена, изображающая необыкновенную сложность связей между зрительными областями у приматов, с множественными ответными петлями на каждой ступени иерархии. «Чёрный ящик» был открыт, а внутри оказался… целый лабиринт маленьких чёрных ящичков! Ну что ж, никто и не обещал, что это будет просто
У приматов, включая человека, значительная часть мозга, в том числе затылочные доли и части височной и теменной долей, отведена для зрения. Каждая из тридцати, или около того, зрительных областей внутри этой части содержит либо полную, либо частичную карту видимого мира. Всякому, кто считает зрение простым явлением, следовало бы взглянуть на одну из анатомических схем Дэвида ван Эссена, которые изображают структуру зрительных путей у обезьяны (рис. 2.6), учитывая при этом, что у людей они, судя по всему, должны быть ещё более сложными. Обратите внимание на то, что число нитей, идущих от каждой стадии обработки информации к более ранней стадии, как минимум не меньше (а в действительности даже больше!), чем число нитей, идущих от каждой области в следующую, высшую по иерархии область. Классическое понимание зрения как постепенного и последовательного анализа образа, с увеличением сложности при продвижении, полностью разрушено с открытием стольких обратных связей. Какова задача этих обратных проекций, остаётся лишь гадать, но моя интуиция говорит мне, что на каждой стадии обработки информации, как только мозг добивается частичного разрешения «проблемы» восприятия, такой, как определение идентичности объекта, его местоположения или движения, это частичное решение тотчас отсылается обратно на ранние стадии. Повторяющиеся циклы такого возвратного процесса позволяют исключить тупиковые ситуации и ложные решения, когда вы смотрите на «зашумленные» зрительные изображения, такие, как замаскированные объекты (наподобие картинки, «спрятанной» на рис. 2.7). Другими словами, эти обратные проекции позволяют вам сыграть с изображением в нечто вроде «20 вопросов» (популярная игра, когда ведущий загадывает предмет, а участники должны угадать, задав 20 вопросов, на которые можно отвечать лишь «да» и «нет». Ред.), предоставляя вам возможность быстро прийти к правильному ответу. Как будто бы каждый из нас все время галлюцинирует, и то, что мы называем восприятием, включало бы в себя просто выбор галлюцинации, наиболее соответствующей поступающей в настоящий момент информации. Конечно, это сильное преувеличение, но в нем есть большая доля истины. (А как мы увидим позднее, это может помочь объяснить наше восприятие искусства.)
Рис. 2.7. Что вы видите? Похоже на случайные брызги чёрных чернил на первый взгляд, но если вы будете смотреть достаточно долго, то сможете разглядеть спрятанную за ними картину
Точный способ распознания объекта все ещё большая загадка. Каким образом нейроны, активизирующиеся, когда вы смотрите на объект, распознают в нем лицо, а не стул, например? Что является отличительными признаками стула? В современном дизайнерском мебельном магазине большая пластиковая клякса с ямочкой посередине распознается как стул. Может показаться, что важнейшим является назначение нечто, позволяющее сидеть, а не то, что у этой вещи четыре ножки или спинка. Каким-то образом нервная система интерпретирует акт сидения как синонимичный восприятию стула. Ну а если это лицо, каким образом вы тотчас распознаете человека, несмотря на то что вы на протяжении жизни видели миллионы лиц и сохранили соответствующие изображения в ваших блоках памяти?
Определённые свойства или характерные черты объекта могут стать кратчайшим способом его распознавания. Например, на рис. 2.8а изображён круг с завитушкой посередине, но видите вы зад свиньи. А на рис. 2.86 четыре кружочка на двух прямых вертикальных линиях, но, как только я добавлю какие-нибудь детали, например когти, вы увидите медведя, карабкающегося на дерево. Эти картинки наводят на мысль, что определённые очень простые детали и характерные черты могут служить распознавательными маркёрами для более сложных объектов, но они не отвечают на более важный вопрос как выделяются и распознаются сами эти детали. Каким образом завитушка распознается как завитушка? Разумеется, завитушка на рис. 2.8а может быть только хвостом, учитывая общий контекст нахождения внутри круга. Если завитушка вне круга, никакого зада свиньи уже не просматривается. Это поднимает центральную проблему распознавания объектов, а именно каким образом зрительная система определяет отношения между свойствами и чертами объекта, чтобы его идентифицировать? Мы все ещё слишком мало в этом разбираемся.
Рис 2.8 а) Свинья, вид сзади б) Медведь
Проблема становится ещё более острой, когда речь идёт о распознавании лиц. Рис. 2.9а представляет собой схематическое изображение лица. Простое присутствие горизонтальных и вертикальных чёрточек заменяет изображение носа, глаз и рта, но только в том случае, если между ними соблюдены правильные взаимоотношения. У лица на рис. 2.96 сохранены те же самые признаки, что и на рис. 2.9а, но они перемешаны. Никакого лица не видно, если только вы, конечно, не Пикассо. Правильное расположение оказывается решающим.
Конечно, этим дело не исчерпывается. Как указал Стивен Косслин из Гарвардского университета, взаимоотношение черт (носа, глаз, рта в правильном соотношении) говорит вам только то, что это лицо, а не, скажем, собака или осел, но совершенно не говорит вам, чьё именно это лицо. Чтобы распознать конкретное лицо, вам необходимо переключиться на измерение относительных размеров и расстояний между чертами. Выглядит так, словно ваш мозг создал общий шаблон для человеческого лица, сравнив между собой и усреднив тысячи виденных им лиц. Затем, когда вы сталкиваетесь с новым лицом, вы сравниваете его с шаблоном, то есть ваши нейроны математически высчитывают разницу между усреднённым лицом и новым лицом. Конфигурация отклонений от усреднённого лица становится специфическим образцом для нового лица. Например, в сравнении с усреднённым лицом лицо Ричарда Никсона будет обладать носом картошкой и косматыми бровями. В сущности, вы можете преднамеренно преувеличить эти отклонения и получить карикатуру лицо, которое будет больше похоже на Никсона, чем само лицо Никсона. Опять-таки, позже мы увидим, как все это имеет отношение к некоторым видам искусства.
Впрочем, мы должны отдавать себе отчёт, 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 учёные в области нейронауки открыли в височных долях обезьян нейроны, реагирующие на лица: каждый набор нейронов активизировался, когда обезьяна смотрела на определённое 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 ещё 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 создаётся 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 её зрение было совершенно нормальным: она могла читать газеты и распознавать людей и предметы. При этом у неё 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 неё в свете стробоскопа. Она могла прочитать номерной знак машины, сказать вам, какого она цвета, но у неё 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 неё 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 счёт 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-четвёртых, 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 неповреждёнными: 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 отделённые 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, передаётся через древнюю структуру в среднем мозге, называемую верхним бугорком, а затем через подушку таламуса передаётся 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 изощрённый анализ и распознавание сложных зрительных сцен и объектов. Этот путь передаёт 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 передаёт гораздо более сложные аспекты пространственного зрения определение всего пространственного ландшафта зрительной картины, а не просто определение местоположения объекта. Поток «как» сообщает информацию в теменную долю и непосредственно связан с двигательной системой. Когда вы увёртываетесь 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.
Рис. 2.10. Зрительная информация с сетчатки попадает в мозг двумя путями. Один (называется старым путём) проходит через верхний бугорок четверохолмия и доходит до теменной доли. Другой (называемый новым путём) идёт через латеральное коленчатое ядро к зрительной коре и затем расщепляется на поток «как» и «что»
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 Гай 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 неповреждённой 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 нашёл пятно и дотронулся до него. Гай настаивал, что всего лишь пытался предположить, где же пятно, и был весьма удивлён, когда узнал, что он безошибочно нашёл 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 Г ая, пролегающий через область VI, был повреждён, 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 путём? 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. Её 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 ещё (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 ещё 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 извращённое 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 счёт. 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 путей существует ещё один дополнительный, более основывающийся на рефлексии путь, отвечающий за эмоциональный отклик на видимые объекты, который я называю третьим путём. 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 оживлённое движение (например, походка и жестикуляция), проходит через веретенообразную извилину в область височной доли, называемую верхней височной бороздой (ВВБ), и затем непосредственно в миндалевидное тело. Другими словами, третий путь не проходит через высокоуровневое осознание объекта, а также игнорирует весь богатый набор ассоциаций, возникающих на втором пути, а сразу же передаёт информацию в миндалевидное тело, ворота к эмоциональной части коры мозга лимбической системе. Этот сокращённый путь, возможно, был развит для того, чтобы быстро реагировать на имеющие важное значение ситуации, независимо от того, врождённый он или приобретённый.
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 партнёр? 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 приём пищи, бой, бегство или ухаживание за сексуальным партнёром. Эти спонтанные реакции включают в себя все возможные физиологические признаки сильной эмоции: повышенное сердцебиение, учащённое дыхание, потливость. Кроме того, миндалевидное тело у человека также имеет связи с лобными долями, которые придают коктейлю из указанных выше четырёх базовых эмоций особые лёгкие оттенки, так что вы не просто чувствуете гнев, похоть или страх, но также высокомерие, гордость, осторожность, восхищение, великодушие и тому подобное.
А теперь вернёмся к Джону, нашему перенёсшему 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 определённо 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 неповреждёнными, 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 введён 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 сохранён.)
Джон мог «видеть» объекты, дотягиваться и брать их, ходить по комнате и не натыкаться на препятствия, поскольку поток «как» в значительной мере не был повреждён. 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 лёгкостью 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 Джона были нарушены.
Рис. 2.11. «Марсианские цветы». На просьбу нарисовать определённые цветы Джон нарисовал некие цветы вообще, даже не осознавая этого
Кроме того, отсутствие у Джона цветового зрения предполагает, что нарушена была также и область, заведующая определением цвета, V4, которая, что неудивительно, располагается в той же области мозга, где распознаются лица, в веретенообразной извилине. Основные симптомы Джона частично можно объяснить повреждением особых аспектов зрительной функции, но некоторые из них так объяснить нельзя. Один из самых интригующих симптомов проявился, когда его попросили нарисовать по памяти цветы. На рис. 2.11 показаны рисунки Джона, которые он уверенно подписал как розу, тюльпан и ирис. Обратите внимание, что сами рисунки хороши, но они совершенно не похожи на какие-либо известные нам цветы! Такое впечатление, будто у Джона есть некое общее понятие о цветке, и, не имея доступа к памяти о реальных цветах, он нарисовал нечто, что можно назвать несуществующими марсианскими цветами.
Спустя несколько лет после возвращения Джона домой его жена умерла, и он переехал в дом престарелых, где и провёл остаток жизни (умер Джон за три года до выхода этой книги в свет). В доме престарелых ему удавалось заботиться о себе он почти все время проводил в небольшой комнате, где все было устроено так, чтобы облегчить ему распознавание предметов. К сожалению, как мне сообщил его врач Глен Хэмфрис, он все ещё терялся, когда выходил за её пределы, и однажды даже совершенно заблудился в саду. Однако, несмотря на все трудности, он все время проявлял силу духа и мужество, сохраняя их до конца жизни.
Симптомы Джона довольно странные, но не так давно мне пришлось столкнуться с пациентом, которого звали Дэвид, и у него наблюдался ещё более странный симптом. Его проблема состояла не в распознавании лиц и объектов, а в эмоциональной реакции на них, что является последней ступенью в цепи событий, называемой восприятием. Я описывал его случай в моей предыдущей книге, Phantoms in the Brain. Дэвид был студентом одной из учебных групп, в которой я преподавал, а затем он попал в автокатастрофу и две недели находился в коме. Выйдя из комы, за несколько месяцев он весьма серьёзно поправился. Его мышление было ясным и живым, у него не было проблем с вниманием, он понимал, что ему говорили. Кроме того, он мог вполне свободно говорить, писать и читать, хотя его речь и была несколько скомканной. В отличие от Джона у него не было проблем с распознаванием людей и объектов. Однако у него появилась довольно стойкая бредовая идея. Всякий раз, когда он видел свою мать, он говорил: «Доктор, эта женщина выглядит в точности как моя мать, но это не она это самозванка, притворяющаяся моей матерью».
Точно такая же бредовая идея у него была и в отношении отца, но не в отношении всех остальных людей. Дэвид страдал тем, что сейчас называется синдромом Капгра (или бредом Капгра), названным по имени врача, впервые описавшего его. Дэвид был первым пациентом, страдающим таким синдромом, которого мне пришлось наблюдать, и я изменил своё скептическое отношение в отношении синдрома. В течение многих лет меня учили с подозрением относиться к странным синдромам. Большинство из них вполне реальны, но иногда приходится читать о каком-нибудь синдроме, который представляет собой не более чем плод тщеславия психиатра или невролога попытку самым лёгким способом заслужить славу, назвав болезнь своим именем или получив лавры первооткрывателя.
Однако, понаблюдав за Дэвидом, я убедился, что синдром Капгра действительно имеет место быть. Но что могло вызвать столь странный бред? Одна из интерпретаций, все ещё встречающаяся в старых учебниках по психиатрии, основана на фрейдизме. Это объяснение выглядит следующим образом: возможно, Дэвид, как и всякий мужчина, в детстве испытывал сильное сексуальное влечение к матери, что называется эдиповым комплексом. К счастью, когда он вырос, кора стала господствовать над первобытными эмоциональными структурами и стала подавлять или ослаблять эти запретные сексуальные импульсы, направленные на мать. И возможно, при травме головы повредилась кора прекратив процесс подавления и позволив спящим сексуальным влечениям проникнуть в сознание. Нежданно-негаданно Дэвид обнаружил, что его сексуально влечёт к матери. Возможно, что единственным способом рационально избавиться от этого чувства было предположить, что она на самом деле не его мать. Отсюда и бредовая идея.
Это весьма изобретательное объяснение, но оно никогда не казалось мне достаточно разумным. Так, вскоре после Дэвида мне пришлось встретиться с другим пациентом, Стивом, у которого та же самая бредовая идея возникла относительно его любимца пуделя! «Эта собака выглядит точь-в-точь как Фифи, говорил он, но это не она. Она просто выглядит как Фифи». Ну и как теория Фрейда объяснит такое? Придётся утверждать, что у всех мужчин в бессознательном таится латентная зоофилия, или что-нибудь столь же абсурдное.
Получается, что единственным верным объяснением будет анатомическое (по иронии, сам Фрейд весьма метко говорил, что анатомия это судьба). Как уже было указано ранее, вначале зрительная информация направляется в веретенообразную извилину, где происходит различение объектов, включая и лица. Полученные результаты передаются из веретенообразной извилины по третьему пути в миндалевидное тело, которое осуществляет эмоциональную проверку вещи или лица и вырабатывает соответствующую эмоциональную реакцию. Так что же произошло с Дэвидом? Мне пришла в голову мысль, что в результате автокатастрофы были повреждены волокна, связывающие веретенообразную извилину, частично через верхнюю височную борозду, с миндалевидным телом, в то время как обе эти структуры, а вместе с ними и второй путь, остались совершенно неповреждёнными. Поскольку второй путь (а следовательно, и способность говорить) не был поражён, он все ещё мог распознать лицо матери согласно его облику и помнил все, что касалось её. Поскольку миндалевидное тело и остальная часть лимбической системы не были поражены, он мог проявлять положительные и отрицательные эмоции как всякий нормальный человек. Между тем сама связь между восприятием и эмоциями была разорвана, так что лицо матери совсем не вызывало предполагаемых тёплых чувств. Другими словами, узнавание наличествует, а ожидаемая эмоциональная встряска отсутствует. Очевидно, единственный способ, с помощью которого мозг Дэвида мог разрешить это затруднение, состоял в том, чтобы рационально его устранить, предположив, что его мать самозванка. Это покажется крайней степенью рационализации, но, как мы увидим в последней главе, мозг ненавидит противоречия любого рода, и иногда неестественно абсурдный бред является единственным выходом из ситуации.
Преимущество нашей неврологической теории над фрейдовской заключается в том, что её можно проверить экспериментально. Как мы уже выяснили ранее, когда вы видите что-либо вызывающее эмоции тигра, возлюбленного или маму, миндалевидное тело посылает в гипоталамус сигнал, что необходимо подготовить ваше тело к какому-либо действию. Такая реакция типа «сражайся-беги» работает не по принципу «включено-выключено», а проявляется постоянно. Эмоциональное переживание низкой, средней или высокой степени автоматически вызывает реакцию низкой, средней или высокой степени соответственно. Частью такой непрерывной автоматической реакции на переживание является микроскопическое потоотделение. Все ваше тело, включая ладони, становится более влажным или более сухим в зависимости от повышения или понижения уровня эмоциональной возбуждённости в любой момент времени.
Это отличные новости для нас, учёных, поскольку это означает, что мы можем измерять вашу эмоциональную реакцию на разные вещи, которые вы видите, просто отслеживая уровень микроскопического потоотделения. Это можно сделать, просто прикрепив к вашей коже два пассивных электрода и подключив их к устройству под названием омметр, чтобы наблюдать за вашей кожно-гальванической реакцией (КГР), постоянными колебаниями электрического сопротивления вашей кожи (КГР ещё называют реакцией проводимости кожи, РПК). Таким образом, когда вы видите рыженькую красотку или отвратительную медицинскую иллюстрацию, ваше тело выделяет пот, сопротивление кожи падает, и у вас высокая КГР. С другой стороны, если вы видите что-то совершенно нейтральное, вроде дверной ручки или незнакомого лица, у вас нет КГР (хотя, согласно фрейдовскому психоанализу, дверная ручка очень даже должна вызвать КГР).
Теперь вы можете задаться вопросом, зачем нам нужен довольно сложный процесс измерения КГР для наблюдения за эмоциональным возбуждением. Почему просто не спросить человека, какие чувства у него вызывает тот или иной предмет? Ответ состоит в том, что между стадией эмоциональной реакции и её словесного выражения пролегает довольно много пластов довольно сложной обработки информации, поэтому то, что вы получаете в итоге, это переосмысленное или даже подвергшееся цензуре сообщение. Например, если человек является тайным гомосексуалистом, он может отрицать своё эмоциональное возбуждение при виде танцора труппы «Чиппендейлз». Но его КГР не может лгать, потому что человек не может его контролировать. (КГР один из физиологических процессов, используемых в работе полиграфа, или так называемого детектора лжи.) Это совершенно безошибочный способ узнать подлинные эмоции, в отличие от высказываемой лжи. Можете верить или нет, но у всех нормальных людей КГР зашкаливает, когда они видят фотографию своей матери, им совершенно не обязательно для этого быть евреями!
Основываясь на этих рассуждениях, мы измерили КГР Дэвида. Когда мы быстро сменяли перед ним фотографии с нейтральными предметами, вроде стульев или столов, у него не было КГР. Не было и когда мы ему показали фотографии с незнакомыми ему лицами, ведь он был совершенно незнаком с ними. Пока что ничего особенного. Но когда мы показали ему фотографию матери, у него снова не было КГР. С нормальными людьми такого никогда не происходит. Это наблюдение дало потрясающее подтверждение нашей теории.
Но если это так, почему Дэвид не называет самозванцем, например, своего почтальона, исходя из предположения, что он был знаком с почтальоном ещё до аварии? В конце концов, нарушение связи между зрением и эмоциями равным образом применимо и к почтальону, а не только к матери. Разве это не должно было породить такой же симптом? Ответ заключается в том, что его мозг не ожидает сильной эмоциональной встряски при виде почтальона. Ведь ваша мать это ваша жизнь, а почтальон всего лишь один человек в ряду прочих.
Другой парадокс заключался в том, что у Дэвида не было бредовой идеи подмены, когда его мать разговаривала с ним по телефону из соседней комнаты.
«А, мама! Очень рад тебя слышать. Как ты?» говорил он.
Что моя теория скажет на это? Как может человек галлюцинировать, когда видит свою мать лично, но не когда она звонит ему по телефону? На это имеется очень изящный ответ. Дело в том, что от слуховых центров мозга (слуховой коры) в миндалевидное тело проходит анатомически отдельный путь. У Дэвида этот путь не был повреждён, поэтому голос матери пробуждал у него как раз те сильные положительные эмоции, какие и ожидались. В этот раз для бредовой идеи не было необходимости.
Вскоре после того, как наши данные о случае Дэвида были опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society of London, я получил письмо от пациента по имени мистер Тернер, жившего в Джорджии. Он утверждал, что после травмы головы у него развился синдром Капгра. Как он заявил, ему понравилась моя теория, потому что теперь он понял, что он не сумасшедший и не теряет рассудок, для его странных симптомов нашлось превосходное логическое объяснение, и он попытается, если получится, эти симптомы преодолеть. Однако он добавил, что более всего его тревожила не бредовая идея подмены, а тот факт, что он больше не мог наслаждаться зрительными картинами прекрасными пейзажами и цветниками, которые до несчастного случая доставляли ему огромное удовольствие. Также он больше совершенно не мог получать удовольствие от великих картин, как было раньше. Понимание того, что это было вызвано нарушением связи в мозге, совершенно не возродило в нем влечение к созерцанию цветов или шедевров искусства. Это заставило меня задуматься а не лежат ли эти связи в основе нашего наслаждения искусством? Можно ли заняться изучением этих связей в процессе исследования нейробиологической основы нашего эстетического отклика на прекрасное? Я вернусь к этому вопросу, когда в главах 7 и 8 мы будем обсуждать нейрологию искусства.
В последний раз отвлечёмся на эту странную историю. Была поздняя ночь, и я спал, когда зазвонил телефон. Я проснулся и посмотрел на часы: было четыре часа утра. Это был адвокат. Он звонил из Лондона и, похоже, не обратил внимания на разницу во времени.
«Это доктор Рамачандран?»
«Да», сонно пробормотал я.
«Меня зовут мистер Уотсон. Мы занимаемся случаем, относительно которого хотели бы услышать ваше мнение. Не могли бы вы вылететь и осмотреть пациента?»
«В чем вообще дело?» сказал я, пытаясь скрыть раздражение.
«Мой клиент, мистер Доббс, попал в автокатастрофу, сказал он. Несколько дней он был без сознания. Когда он очнулся, он почти полностью пришёл в норму, за исключением того, что у него были небольшие затруднения с подбором правильного слова во время разговора».
«Что же, счастлив это слышать, ответил я. Небольшое затруднение с подбором правильного слова совершенно обычная вещь после повреждения мозга, причём не важно, где именно был повреждён мозг». Возникла пауза. Поэтому я спросил: «Что я могу для вас сделать?»
«Мистер Доббс Джонатан желает возбудить дело против людей, чья машина столкнулась с его машиной. Вина совершенно очевидно лежит на противоположной стороне, поэтому их страховая компания собирается выплатить Джонатану материальную компенсацию за повреждение машины. Однако у нас, в Англии, законодательство весьма консервативно. Врачи дали заключение, что физически он в норме его МРТ в порядке, нет никаких неврологических симптомов или других телесных повреждений. Поэтому страховая компания собирается оплатить только повреждение машины, но не медицинские издержки».
«Так».
«Проблема состоит в том, доктор Рамачандран, что он утверждает, будто у него развился симптом Капгра. Даже когда он твёрдо понимает, что смотрит на свою жену, она часто кажется ему незнакомцем, совершенно новым человеком. Это очень сильно его беспокоит, и он желает отсудить у противоположной стороны миллион долларов за причинение постоянного нервно-психиатрического расстройства».
«Пожалуйста, продолжайте».
«Вскоре после несчастного случая кто-то обнаружил вашу книгу Phantoms in the Brain на кофейном столике моего клиента. Он признал, что читал её, и именно тогда понял, что у него, возможно, развился синдром Капгра. Но даже когда он смог сам себе поставить диагноз, это не слишком ему помогло. Симптомы остались такими же. Поэтому мы с ним хотим отсудить у противоположной стороны миллион долларов за возникновение постоянного неврологического симптома. Он опасается, что все может закончиться разводом с женой. Так вот, доктор Рамачандран, проблема в том, что адвокат противоположной стороны утверждает, что мой клиент просто все сфабриковал после прочтения вашей книги. Ведь, если подумать, синдром Капгра очень легко симулировать. Мистер Доббс и я хотели бы, чтобы вы прилетели в Лондон, провели тест на КГР и доказали в суде, что у него действительно синдром Капгра, а он не симулянт. Я так понимаю, этот тест невозможно подделать».
Этот адвокат неплохо подготовился. Но у меня совершенно не было желания лететь в Лондон лишь для того, чтобы провести тест.
«Так в чем проблема, мистер Уотсон? Если мистер Доббс каждый раз рассматривает свою жену как незнакомую новую женщину, он должен все время считать её привлекательной. Это совсем не плохо, а даже очень хорошо. Всем бы нам быть такими счастливчиками!» Единственным моим оправданием за столь безвкусную шутку было то, что я ещё не вполне проснулся.
На другом конце провода воцарилось долгое молчание, а затем я услышал, как он положил трубку. Больше я никогда о нем не слышал. Не все могут воспринять моё чувство юмора.
Хотя моё замечание и прозвучало довольно легкомысленно, оно все же было недалеко от истины. Существует очень известное психологическое явление, называемое эффект Кулиджа, в честь президента Калвина Кулиджа. Оно основано на малоизвестном эксперименте, проведённом исследователями психологии крыс несколько десятилетий назад. Для начала в клетку помещается самец и на некоторое время лишается секса. Затем в клетку помещаем самку. Самец покрывает самку и вступает с ней в половую связь несколько раз, пока не придёт в изнеможение от полного сексуального истощения. Так оно видится на первый взгляд. Самое интересное начинается тогда, когда вы поместите в клетку новую самку. Он снова поднимается и снова несколько раз совершает сексуальный контакт, пока опять совершенно не выдохнется. А теперь помещаем в клетку третью самку, и наш по видимости изнемогший самец начинает все по новой. Этот вуайеристский эксперимент является великолепной демонстрацией могучего эффекта новизны в области сексуальной привлекательности и сексуального поведения. Мне всегда было любопытно, является ли этот эффект верным и для самок, привлекающих самцов, но, насколько мне известно, такого эксперимента не проводили возможно, потому, что в течение многих лет психологами были исключительно мужчины.
Как гласит история, президент Кулидж с супругой посещали Оклахому, когда их пригласили на птицеферму несомненно, одну из самых основных достопримечательностей. Сначала президент должен был прочитать речь, но, поскольку миссис Кулидж уже много раз её слышала, она решила отправиться на птицеферму на час раньше. Её встретил фермер и устроил ей обзорную экскурсию. Её поразило то, что на ферме было множество кур и всего-навсего один величавый петух. Когда она спросила у своего экскурсовода, в чем дело, он ей ответил: «Ну, он отличный петух. Он день-деньской и ночи напролёт только и делает, что обслуживает кур».
«Ночи напролёт? спросила миссис Кулидж. Не окажете ли вы мне услугу? Когда сюда прибудет президент, скажите ему те же самые слова, что вы сейчас сказали мне».
Через час, когда экскурсию устроили уже президенту, фермер повторил ту же самую историю.
«А скажите-ка мне вот что, попросил президент, петух всю ночь проводит с одной курицей или с разными?»
«Ну как же, конечно с разными», ответил фермер.
«Тогда будьте так любезны, сказал президент, сообщите первой леди то, что вы только что сейчас сказали мне».
Возможно, история и недостоверна, но она поднимает замечательный вопрос. Может ли так случиться, что пациенту с синдромом Капгра никогда не наскучит его жена? Не станет ли она постоянно новой и привлекательной? Если бы этот синдром можно было на время вызвать при помощи транскраниальной магнитной стимуляции… стоило бы попробовать.
Назад: Глава 1 ФАНТОМНЫЕ КОНЕЧНОСТИ И ПЛАСТИЧНОСТЬ МОЗГА
Дальше: Глава 3 КРИЧАЩИЙ ЦВЕТ И ГОРЯЧАЯ ДЕТКА: СИНЕСТЕЗИЯ
