Психофизиологические исследования Глезера и Невской, которые впервые продемонстрировали «поиски по дереву», были проведены значительно раньше, чем совместная работа Невской, Леушиной и Павловской, вскрывшая различные опознавательные механизмы правого и левого полушарий. Показывая испытуемым «кино», исследователи еще не знали, что открытый ими способ оценки количества информации, приносимой изображением в мозг, связан с левым полушарием. Поэтому в первом издании этой книги я ничего не мог сказать, какое полушарие пользуется дихотомическим делением, речь шла о восприятии в целом.
Сегодня многое стало ясным, в том числе и механизм поиска «по дереву». Опознание этим путем возможно потому, что левое полушарие (его престриарная кора) обращается с простыми признаками – точно такими же, которые имеются и в правой затылочной коре, – своеобразно: оно их объединяет.
Простые признаки, как мы помним, представляют собой паттерны – совокупности сигналов модулей, на которые природа разбила затылочную кору. Эти признаки, в соответствии с перестройкой «сита» полей НКТ, выделяются последовательно, от самых грубых до самых тонких.
В правой затылочной коре и более высоких отделах зрительной системы правого полушария благодаря простым признакам отражаются вполне конкретные образы, расположенные во вполне конкретном, открывающимся сиюминутно перед глазами, зрительном пространстве. Паттерны, описывающие одинаковые текстуры, объединяются между собою только внутри данной текстуры однородной области – той области, которая «выстрижена» нейронами затылочной коры из фона...
В левом же полушарии объединение простых признаков происходит иначе. Кусочное квазиголографическое представление картины видоизменяется так, что возникает преобразование Меллина (описывать его без формул крайне сложно, поэтому ограничимся одним названием). Оно обладает массой полезных свойств. В частности, сложные признаки – результат объединения большого количества простых – дают возможность очень экономично (с точки зрения использования ресурсов мозга) воспринимать и запоминать предъявляемые изображения. Это резко упрощает оценку связи воспринятого образа с имеющейся в мозгу моделью мира, а в конечном счете позволяет быстро решать, какое действие нужно предпринять.
Сложные признаки выглядят математически как особого рода поверхности – гиперплоскости в многомерном пространстве простых признаков. Чтобы опознать (отыскать в памяти) образ, левому полушарию нет нужды просматривать путь в точку многомерного пространства, как это делает правое. Достаточно определить, справа или слева от гиперплоскости находится искомый сложный признак, и в несколько шагов выйти в искомую область. Грубо говоря, с помощью сложных признаков идет стрельба по площади, а не по точечной цели. Ясно, что если площадь велика, на такое попадание хватит иной раз даже одного «снаряда», даже самого грубого признака («живое – не живое» и тому подобное), хотя в большинстве случаев придется тратить пять – десять.
Отсюда понятно, почему при коротком времени предъявления не различаются, например, картинки «зонтик» и «карандаш». Это происходит не потому, что оба они длинные. Длина есть признак, передающийся и описываемый отдельным каналом – каналом пространственных отношений. По длине, как известно, мы лишь в немногих случаях способны косвенно судить о форме. Причина путаницы в том, что в первые мгновения после саккадического скачка поля НКТ очень грубы, и описание по преобразованию Меллина оказывается очень приблизительным: зонтик и карандаш не различаются потому, что первые члены преобразования у них одинаковы. А поскольку (из-за краткости предъявления, заданного экспериментатором) дальнейший анализ прерывается, испытуемый судит о форме только на основании усеченного набора сложных признаков – и ошибки неизбежны.
Такой механизм зрительного опознавания объясняет, почему левое полушарие лучше справляется с задачами «Установить сходство», а правое – с задачами «Установить различие», а также, почему при анализе сходства мозг ошибается чаще, нежели при анализе различия.
Установить сходство можно уже на самом раннем этапе анализа по преобразованию Меллина, когда поля НКТ крупны и в зрительную систему проходят сведения о низких пространственных частотах, то есть грубых контурах. Для этого достаточно сложных признаков.
А опознать достоверно, по всем мельчайшим подробностям – для этого нужно просмотреть не только сложные, но и все простые признаки, выйти не в область, а в точку многомерного пространства, то есть работать правым полушарием.
Формула, согласно которой действует механизм «поиска по дереву», очень проста: X = 15lоg2Y, где X – время опознания в миллисекундах, а Y – число картинок, среди которых надо сделать выбор.
Лингвистам известно, что слов, которым соответствуют простенькие рисунки, обиходных слов-понятий типа «птица», «чайник», «дом», «очки» и им подобных, в русском языке около тысячи. Поэтому когда испытуемому не говорили, какой набор картинок будет показан, он был вправе ожидать любую из тысячи. Вряд ли, конечно, он мог назвать эту цифру, но мозг его на основании жизненного опыта уже был настроен именно на такой порядок величины.
Нетренированный человек, стало быть, все равно подготовлен. Только набор образов у него гораздо шире, чем у тех, кто точно знает; сегодня будут показывать вот эти привычные восемь картинок. Подставив число 1000 в формулу, получаем время надежного опознания, близкое к пятнадцати миллисекундам, каким оно и бывает на практике.
Когда я собирал материал для первого издания этой книги, у меня произошел такой диалог с Невской:
– Предварительная установка на решение какой-то задачи заставляет мозг перестраиваться, чтобы возможно скорее произвести сравнение. Мак-Каллок, например, полагает, что для более легкого опознания мозг строит предположительный обобщенный образ предмета до того, как изображение появилось на сетчатке. Возможно, так оно и есть: удачливые грибники утверждают, что в лесу они стараются поотчетливее представить себе грибы, которые ищут... – сказала Александра Александровна.
– Почему же тогда признаки не путаются, когда я вижу несколько вещей? Вот сейчас у меня перед глазами этот хитроумый аппарат, стул, стол, вся остальная обстановка, – спросил я.
Преобразование Меллина замечательно тем, что после него нет препятствий для проективных преобразований. То есть вы можете реально поворачивать фигурку Деда-Мороза в пространстве, смотреть с разных расстояний так, что на сетчатке будет каждый раз несколько иная картинка (и так ее воспримет правое полушарие), однако в левом полушарии после преобразования Меллина будет все время один и тот же ответ: Дед-Мороз.
Говоря иначе, благодаря этому преобразованию (вот только как природа до него додумалась?) зрительный аппарат человека и высших животных приобретает способность к инвариантному восприятию, при котором и большой гриб, и маленький, и средний (понятно, одной и той же формы) выглядят обобщенным образом данного гриба.
Рис. 62. Благодаря преобразованию Маллина наш (и по крайней мере высших животных) зрительный аппарат воспринимает предметы инвариантно, то есть вещь опознается как «та самая», хотя проекции ее на сетчатке будут разной величины в зависимости от расстояния, на котором она находится. Эти результаты получены А.А. Невской в лаборатории В.Д. Глезера
Жизненный же опыт как раз и состоит в том, чтобы выучиться правильно оценивать варианты. Узнавать без ошибок, когда гриб видится маленьким потому, что размер его таков, а когда – потому, что он далеко. Скорее всего, в этой оценке играют роль текстуры, различаемые на поверхности предмета, а также соотношения предметов между собою. Бесспорно, вносит свой вклад и врожденный механизм определения дальности с помощью нейронов диспаратности (о них – чуть позже).
Взять в руки вазу и вертеть, чтобы увидеть со всех сторон... Неукротимая потребность эта заложена с детства, когда мы вертели игрушки, чтобы дать зрительному аппарату левого полушария возможность увидеть их в разных ракурсах и сформировать признаки, обеспечивающие инвариантность восприятия. Дело это долгое и трудное. Лишь к 13 годам левое полушарие ребенка демонстрирует такие характеристики опознавания, которые свойственны взрослому.
Но когда в левой нижневисочной коре, куда поступают сложные признаки формы изображений, сформировалась зрительная абстракция предмета, мы даже при кратковременном предъявлении опознаем объект, под каким бы углом он для нас ни находился: лошадь выглядит лошадью что сбоку, что спереди, что сзади.
Однако лошадь стоящая и лошадь бегущая – для зрительного аппарата абстрагирования уже разные образы. Они не инвариантны между собой. Точно так же не сливаются воедино зрительные абстракции «пятерня» и «кулак», «чайник для заварки» и «чайник для кипятка», хотя в сознании нашем они объединены словами «лошадь», «рука» и «чайник». Зрительные абстракции, как видим, дают пищу для абстракций более высокого ранга. И что все они находятся в одном и том же левом полушарии, да еще в височной области коры (которая, как известно, прямо связана с речью), выглядит уже не совпадением, а чем-то гораздо большим. Впрочем, это настолько серьезная тема, что ей отведена заключительная глава, так что подождем...
Преобразование Меллина отвечает и еще на один вопрос: почему мы отличим волка от собаки, а уж тем более волка от медведя, но не в силах ни представить, ни нарисовать абстрактного волка или медведя, хотя структуры для их опознания существуют?
Дело в том, что после меллиновского преобразования образ совершенно теряет кусочно-квазиголографическое представление. Из конкретного образа извлекаются его сложные признаки, но таким способом, что обратный путь «сложить в образ» становится невозможным. Зрительная абстракция реально присутствует в левой нижневисочной коре, записанная в виде соответствующих изменений нейронной сети, в «терминах мозговой математики». Впрочем, полушария обмениваются информацией, и абстрактный образ (вызванный обозначающим словом) оказывается сразу же представленн