Как работает мозг - читать онлайн книгу. Автор: Стивен Пинкер cтр.№ 90

* * *

Стереозрение не дано нам природой в нагрузку к глазам; для него необходимы особые зоны мозга. Мы знаем это потому, что около двух процентов людей отлично видят каждым глазом по отдельности, но не обладают циклопическим зрением; случайно-точечные стереограммы для них так и остаются двухмерными картинками. Еще четыре процента видят стереоизображение, но не очень хорошо. Еще более значительное меньшинство видит стереоизображение, но гораздо более избирательно. Одни не видят объем дальше точки фиксации взгляда; другие не видят объем ближе точки фиксации. Уитман Ричардс, открывший эти формы стереослепоты, выдвинул гипотезу о том, что в мозге есть три группы нейронов, каждая из которых распознает один из типов расхождений в положении точки на сетчатках двух глаз. Одна группа отвечает за пары точек, которые совпадают точно или почти точно, то есть за подробное восприятие глубины в точке фокусировки. Вторая группа отвечает за точки, смещенные к переносице и соответствующие дальним объектам.

Третья – за пары точек, смещенные к вискам и соответствующие ближним объектам. Нейроны, обладающие всеми этими свойствами, уже были обнаружены в мозге обезьян и кошек. Разные типы стереослепоты, по-видимому, детерминированы генетически, что означает, что каждый из перечисленных типов нейронов обусловлен определенным сочетанием генов.

Стереозрение появляется не с рождения и у детей или у молодняка животных может быть утрачено навсегда, если один из глаз временно не получал информацию из-за катаракты или пятна в поле зрения ^[253]. Пока все это звучит как скучная лекция о том, что стереозрение, как и все остальное, является сочетанием врожденности и среды. Тем не менее гораздо более удачным способом представить ситуацию будет, если мы скажем, что мозг требует сборки, а сборка требует плана выполнения проекта, которое занимает длительный период времени. Графику работ все равно, когда организм появится на свет; порядок сборки может продолжаться и после рождения. Этот процесс также требует, чтобы в критические моменты мозг был готов к поступлению информации, не предусмотренной генами.

Стереоскопическое зрение появляется у детей внезапно. Когда новорожденных приносят в лабораторию через равные промежутки времени, их в течение нескольких недель вообще не впечатляют стереограммы, и вдруг в какой-то момент они начинают смотреть на них, как завороженные. Чуть раньше или чуть позже этой эпохальной недели – примерно в возрасте трех-четырех месяцев – ребенку впервые удается как следует скосить глаза в одну точку (например, он начинает следить за игрушкой, которую подносят к его носу), и бинокулярное соперничество (то, что левый и правый глаз получают разное изображение), которое ранее его забавляло, начинает раздражать.

Я не имею в виду, что дети «учатся видеть стереоизображение», что бы это ни означало. Психолог Ричард Хелд предлагает более простое объяснение. Когда младенец рождается, каждый нейрон в принимающем слое зрительной коры мозга складывает сигналы, поступающие от соответствующих точек на сетчатках, а не хранит их по отдельности. Мозг не может сказать, от какого глаза был получен данный элемент изображения, и просто накладывает вид, полученный от одного глаза, поверх другого, получая двухмерное наложение. Без информации о том, от какого глаза получена та или иная закорючка, ни стереозрение, ни конвергенция, ни соперничество невозможны с логической точки зрения. Примерно к тому времени, как ребенку исполняется три месяца, каждый нейрон выбирает для себя «любимый» глаз, на сигнал которого он реагирует. Нейроны, расположенные одним уровнем ниже, теперь могут знать, когда тот или иной элемент изображения попадает на одну точку сетчатки одного глаза и на аналогичную точку (или слегка смещенную) сетчатки другого глаза – а именно это и нужно для стереозрения ^[254].

У кошек и обезьян, чей мозг ученые изучали непосредственно, именно так и происходит. Как только кора головного мозга животного приобретает способность отличить один глаз от другого, животное начинает видеть стереограммы в объеме. Это предполагает, что к тому моменту, когда входные данные впервые оказываются снабжены пометами «левый глаз» или «правый глаз», механизмы для стереовычисления предыдущего уровня уже должны быть установлены и запущены. У обезьян этот процесс занимает два месяца; к тому времени каждый нейрон выбирает «любимый» глаз, и детеныши начинают видеть объемное изображение. По сравнению с другими приматами, людей можно назвать «незрелорождающимися»: наши дети рождаются рано, при рождении они совершенно беспомощны и свое развитие заканчивают уже вне материнской утробы. Поскольку наши дети появляются на свет раньше обезьян по отношению к продолжительности детского возраста, формирование зон бинокулярного зрения происходит у них в более позднем возрасте, считая от момента рождения. Если говорить более обобщенно, когда биологи сравнивают основные этапы созревания зрительной системы у разных животных (одни рождаются раньше и беспомощными, другие – позже и хорошо видящими), они обнаруживают, что порядок ее формирования примерно одинаков, независимо от того, где проходят последние этапы созревания: в утробе матери или вне ее.

Формирование важнейших нейронов, привязанных к левому или к правому глазу, может быть нарушено в результате внешнего воздействия. Когда нейробиологи Дэвид Хьюбел и Торстен Визел провели эксперимент, прикрыв на некоторое время один глаз у котят и детенышей обезьяны, все нейроны входного слоя коры мозга настроились на другой глаз, тем самым сделав животное функционально слепым на тот глаз, который был прикрыт. Если глаз прикрывали в критический для развития животного период, то нарушение становилось необратимым – даже если зрительная депривация была непродолжительной. У обезьян зрительная система особенно уязвима в первые две недели жизни, а затем в течение первого года жизни она постепенно становится менее чувствительной. Если закрыть глаз взрослой обезьяне (даже на четыре года), это не повлечет за собой отрицательных изменений.

Поначалу это явление было воспринято как один из примеров того, что не используемая функция утрачивается, однако впереди ученых ждал сюрприз. Когда Хьюбел и Визел прикрыли животному оба глаза, результатом не стало в два раза более значительное нарушение функции; половина клеток вообще оказалась незатронутой. Радикальные изменения в эксперименте с закрыванием одного глаза были вызваны не тем, что нейрон, предназначенный для закрытого глаза, испытывал информационное голодание, а тем, что входные сигналы, поступавшие от незакрытого глаза, «выталкивали» сигналы, поступавшие от закрытого глаза. Глаза ведут постоянную конкурентную борьбу за собственность во входном слое коры мозга. Каждый нейрон вначале немного больше предрасположен к одному или к другому глазу, и эта предрасположенность постепенно усиливается под воздействием информации с этого глаза до тех пор, пока нейрон не начнет реагировать исключительно на нее. Входные данные не обязательно должны поступать из окружающего мира; для этого достаточно волн возбуждения, поступающих от промежуточных слоев сети – это что-то вроде генерируемой мозгом настроечной таблицы. Вся эта эпопея с формированием зрения, хотя оно и оказывается чувствительным к внешним обстоятельствам, не является собственно «обучением» в полном смысле слова. Подобно архитектору, который отдает черновой набросок чертежнику, чья работа – превратить его в чертеж из четких линий, гены строят нейроны, примерно ориентированные для определенного глаза, а затем запускают процесс, который обязательно отладит их – если не вмешается нейробиолог ^[255].