[15], демонстрирующие левую и правую половины карты V1. Из мозга умершего человека выделили соответствующую ткань, расправили ее и окрасили с помощью вещества, позволяющего видеть некоторые детали карты, включая ее границы. На этих окрашенных срезах также видны участки карты, соответствующие слепым пятнам обоих глаз. Для ясности под срезами представлены их очертания. Крупный фрагмент в левом полушарии, обозначенный стрелкой, соответствует участку поля зрения, попадающему в слепое пятно правого глаза. Аналогичный фрагмент правого полушария, обозначенный стрелкой, соответствует участку поля зрения, попадающему в слепое пятно левого глаза.
Рис. 8. Фотографии (вверху) и очертания (внизу) карты V1 зрительной области человеческого мозга. Фотографии окрашены для визуализации рельефа. Участки V1, соответствующие двум слепым пятнам, четко выделяются в виде светлого и темного островков соответственно в левой и правой половине области V1. Различимый полосатый рисунок в остальных участках V1 соответствует входному сигналу от обоих глаз (подробности в главе 11). Источник: The Journal of Neuroscience, vol. 27, no. 39. Copyright 2007 by the Society for neuroscience.
Преобладающую часть времени у нас открыты оба глаза, и в этих участках все нормально. Та часть карты, которая соответствует слепому пятну правого глаза, по-прежнему передает зрительную информацию об этой части видимого пространства от левого глаза, и то же самое верно для слепого пятна левого глаза. Но как только мы закрываем один глаз, как проделывал в своих экспериментах Мариотт, один из этих слепых участков на карте V1 уже не получает сообщений ни от одного глаза. Этот участок карты – по-прежнему живая и активная ткань мозга, но она отрезана от обычного источника зрительной информации. Мы не видим темное пятно, как пациенты Иноуэ со скотомами, а воспринимаем нечто, восполняющее или заполняющее это пятно, так что оно напоминает окружающее пространство.
Как именно мозг восполняет этот недостаток информации, оставалось неизвестным до самого последнего времени, пока эксперименты с обезьянами не позволили получить новые данные. С помощью тончайших электродов нейробиологи измерили активность нейронов, соответствующих одному из участков в слепом пятне карты V1 в мозге обезьяны[16]. Как Мариотт и другие люди, при закрытии одного глаза обезьяны видят слепые пятна заполненными теми же цветами или рисунками, как в соседних точках пространства. Ученые обнаружили, что специфический набор нейронов на участке карты V1 обезьяны, который соответствует слепому пятну одного глаза, активируется при закрытии второго глаза, когда прерывается сигнал, поступающий в этот участок. Эти особые нейроны имеют гигантские рецептивные поля, соответствующие части слепого пятна и окружающего его зрительного пространства. Эти клетки получают сигналы из той части сетчатки, которая окружает слепое пятно, и с их помощью восполняют изображение в лишенном информации участке мозга. Подобно тому, как можно заштопать дыру в носке или связать края ткани вокруг дыры, можно заполнить информацией слепое пятно с помощью этих специфических клеток.
Это заполнение, или “штопание”, слепого пятна на карте V1 является ярчайшим примером того, что ученые называют перцептивным заполнением. Мозг воссоздает недостающие данные, используя поступающую от глаз частичную информацию. И это лишь один из многих примеров заполнения пробелов в нашем чувственном опыте. Многие оптические иллюзии срабатывают по той причине, что наша зрительная система изначально обладает способностью восполнять информацию, которая кажется недостающей, даже когда это не так. Например, если мы смотрим на изображение двух движущихся полос, которые выровнены между собой, но разделены неподвижным пробелом, нам кажется, что они перекрывают пробел и соединяются друг с другом, хотя это не так. Группа ученых проанализировала эту ситуацию, чтобы понять, что происходит на участке карты V1, соответствующем пробелу, когда люди наблюдают эту иллюзию. Отражает ли активность мозга в этой области информацию, которую получают глаза (а именно – отсутствие движения через пробел), или субъективное восприятие участников эксперимента (то есть заполняющийся пробел)?
Для изучения карт V1 у живых людей[17] ученые используют популярный способ сканирования мозга, который можно осуществить на аппарате для магнитно-резонансной томографии (МРТ). Этот метод, называемый функциональной МРТ (фМРТ), позволяет понять, как активность мозга изменяется во времени или в ответ на манипуляции экспериментатора. Если при проведении фМРТ участники эксперимента смотрят на яркий вспыхивающий экран, по результатам сканирования можно проанализировать их зрительные карты V1. Именно так ученые исследовали активность в области V1 у людей, смотревших на движущиеся полосы и наблюдавших оптическую иллюзию. Активность нейронов в области V1, отображающей неподвижный пробел, усиливалась, когда люди наблюдали эффект иллюзии и видели, как движущиеся полосы заполняют пробел. Короче говоря, воображаемые полосы, продолжавшие движение через пробел, видны на самой карте V1. Полосы пересекали пробел и на картах V1 у участников эксперимента, и в их осознанном зрительном восприятии.
Перцептивное заполнение происходит постоянно, хотя мы почти никогда этого не осознаем. В большинстве случаев мы этого не замечаем, поскольку мозг правильно дополняет информацию, основываясь на зрительных данных, и в результате позволяет нам ориентироваться в окружающем пространстве. Следовательно, такие тщательно построенные оптические иллюзии показывают, что наше восприятие постоянно проверяется. Но зачем мозг восполняет недостающую информацию? Возможный ответ заключается в том, что преимуществом нашей зрительной системы является возможность предчувствовать непрерывность. Зрительная система, которой мы с удовольствием пользуемся, эволюционировала и развивалась таким образом, чтобы осмысливать наш беспорядочный трехмерный мир. Вид отдаленных предметов обычно заслонен от нас более близко расположенными предметами. Когда мы впервые входим в комнату, наша зрительная система может переполняться (и переполняется) дезориентирующим скоплением новых линий, углов, цветов, текстур и оттенков.
На самом деле обычно мы не обращаем внимания на эти линии, текстуру и другие детали. По-настоящему нас интересуют только характеризуемые ими предметы. Чтобы помочь нам увидеть эти предметы, мозг должен учитывать вероятность. Например, вряд ли в пространстве имеются случайные дыры и сверхъестественные совпадения. В случае иллюзии движущихся полос: какова вероятность того, что две независимо движущиеся полосы случайным образом расположились рядом и синхронизировались? Не выше ли вероятность, что это две части общей картины, на которой какая-то посторонняя полоса закрывает нам вид? И в результате мы воспринимаем этот неподвижный пробел между движущимися рисунками в качестве чего-то постороннего. Мы мысленно представляем движение полос через линию раздела, пытаясь отразить суть, а не углы, линии и текстуру, о которых деловито сообщают наши глаза.
А вот другой пример. Узкая полоса ткани, протянутая от одного края стола к другому, – это и есть полоса ткани на целом столе, а не два стола с провалом между ними. К счастью, мы в своем восприятии не пытаемся заменить эту тканевую дорожку поверхностью стола; мы способны воспринять и полосу ткани, и цельный стол под нею. Но опять-таки фМРТ показывает, что карта V1 отражает информацию о предметах или частях предметов, временно скрытых предметами, расположенными более близко[18]. Короче говоря, перцептивное заполнение, которое имеет место во многих случаях обмана зрения, – это ярчайший пример более тонкого и важного явления: на основании сигналов от глаз мозг автоматически дополняет или экстраполирует разворачивающуюся перед нами ситуацию.
Такие карты мозга, как V1, прекрасно подходят для подобных экстраполяций, поскольку они непрерывны и построены таким образом, чтобы быстро и легко провести сравнение между соседними точками пространства. Локальные сравнения на карте мозга позволяют идентифицировать места, где происходит нечто важное, но они же помогают найти участки зрительного пространства, которые с малой вероятностью отличаются от соседних участков. Карты мозга быстро выявляют и исправляют входящие сигналы, которые кажутся ошибочными, как текстовый редактор с функцией автоматического исправления ошибок. Учитывая достаточную тренировку (или опыт) и правильное функционирование программы (или связи), наш процессор и наши карты мозга могут находить ошибки и избегать ловушек, так что мы их даже не замечаем.
Нам кажется, что восприятие – совершенно очевидное явление. В конце концов, оно происходит естественно и без усилий с нашей стороны. Нас никогда не учили воспринимать, и мы никогда не перегружались от избытка восприятия. Многое из того, что мы делаем или о чем думаем, требует от нас усилий, но восприятие происходит само. Оно динамическим образом осуществляется в каждый момент жизни – от дня нашего появления на свет до дня смерти. И поэтому так легко не замечать, каким же чудом на самом деле оно является. Многие сложности в восприятии пространства, энергии, движения и информации вполне могли бы привести к тому, что мы не умели бы распознавать предметы на нашем пути или ощущать чью-то ладонь на нашем колене. Карты мозга – ключ к преодолению физических и вычислительных ограничений такого рода.
Но хотя карты мозга позволяют преодолевать подобные трудности, их существования недостаточно. Чтобы создавать такой мощный, но при этом практичный мозг, какой появился на Земле, эти карты должны обеспечивать очень сильные искажения. Как вы увидите, такие искажения – важнейшая характеристика отображения мира нашим мозгом. А это, в свою очередь, определяет наше восприятие мира и всего, что в нем есть.