Люди превосходно разбираются в лицах. Классический пример – если перед вами целая комната женщин преклонных лет, вы сразу заметите, если одной из них будет ваша бабушка. В то же время, если вас попросят описать лицо вашей бабушки другому человеку, вам будет очень сложно – у нас банально не хватит словарного запаса и не найдется подходящей системы координат, чтобы описать, как именно работает наше восприятие в случае распознавания лица. Тем не менее мы делаем это безошибочно. Как же это работает?
Распознавание лиц является очень серьезной темой для изучения – она важна не только для создания и программирования искусственных систем распознавания зрительных образов, но и для правоохранительных ведомств, которым нужно создавать фотороботы по устному описанию свидетелей. Терри Ландау в своей книге «О лицах: эволюция человеческого лица» описывает процесс распознавания лиц следующим образом:
«То, что вы видите и узнаете в лице другого человека, определяется уникальной схемой, складывающейся из совокупности черт. Это и есть идентичность. Дело не в особенностях отдельных черт лица и не в расстоянии между ними. В данном случае значение имеет именно соотношение между совокупностью этих факторов [то есть в гештальте], благодаря которому мы можем распознать лицо преступника или своего друга. Лицо не получится поделить на части и проанализировать по отдельности. Когда вы смотрите на лицо, то чаще всего и вовсе не можете сказать, на что именно вы смотрите, ведь процесс вербального общения почти не пересекается с распознаванием образов. На лице закодирована идентичность, и мы воспринимаем ее целиком, без деталей. Сущность процесса распознания непросто уловить и сформулировать, но он происходит сразу на нескольких уровнях восприятия и дает нам один из наиважнейших социальных навыков – способность узнавать друг друга плюс воспринимать личность тех, кого мы видим».
То, что вы видите и узнаете в лице другого человека, определяется уникальной схемой, складывающейся из совокупности черт. Так что дело не в особенностях отдельных черт лица и не в расстоянии между ними.
Логично предположить, что аналогичным образом происходит и распознавание схем запахов в обонятельной луковице. Мы воспринимаем схему в целом, учимся соотносить ее с соответствующим «объектом запаха» и отличаем этот объект от схем иных запахов, даже если они очень близки по структуре, но несут иной поведенческий стимул.
Продолжая развивать эту аналогию, стоит отметить, что в цитате Ландау говорится именно про распознавание однократно увиденного лица – в таких случаях мы запоминаем лицо в целом, гештальт (за исключением одной наиболее заметной черты). Совсем по-иному работает механизм узнавания давно знакомого лица: в таком случае нам достаточно на мгновение заметить часть этого лица или увидеть его при слабом освещении. Особенно хорошо узнают лица по отрывочным визуальным признакам животные. Как пример можно привести пикселизированные фотографии Авраама Линкольна и портрета Моны Лизы. Несмотря на крайне низкое разрешение, мы спокойно узнаем их лица – мы постоянно повышаем наш навык распознавания схем и можем сопоставить сохраненный в памяти образ с воспринимаемым в текущий момент изображением, даже если оно размыто. Очевидно, что адаптационный компонент зрительного восприятия чрезвычайно важен – способность распознать добычу или хищника в промелькнувшей под сенью сумеречного леса тени является вопросом жизни или смерти, как и умение узнать лицо друга или врага, скрывающегося в тени. Большинство животных ориентируется в основном по запаху, следовательно, для них не менее жизненно важной является и способность идентифицировать образы запахов так, как зрение позволяет распознавать лица.
В случае системы зрительного восприятия несложно представить себе концепцию зрительного образа, проецируемого на сетчатку глаза, ведь этот образ сохраняется неизменным в течение нескольких стадий обработки, которые он проходит на пути от сетчатки до высших корковых центров или высших центров коры головного мозга. Образ же запаха разительно отличается от зрительного как минимум потому, что мы не осознаем факт формирования этого образа в наших обонятельных луковицах. Можно предположить, что это обусловлено тем, что образы запаха не воспроизводят реальный мир запаха, а создают лишь представление мозга о том, как выглядит мир запахов. Мозг интересует лишь то, как обработать образ и сформировать основу восприятия различных запахов и объектов запаха.
Чтобы понять, как именно из образов запаха формируется основа обонятельного восприятия, нам придется вновь заглянуть в мозг и узнать, как он обрабатывает их на последующих, более высоких уровнях восприятия.
Глава 9Пуантилизм образов запаха
Нейронную основу нашей способности воспринимать широкий спектр запахов можно сравнить с нейронной основой восприятия цвета. Лучшей аналогией в данном случае является один из стилей живописи – пуантилизм.
Для формирования в мозгу смотрящего на картину восприятия цвета можно нанести краску на холст двумя способами. Можно смешать краски и получить определенный оттенок цвета: красный и белый для розового, синий и желтый для зеленого и так далее.
Второй же вариант подразумевает размещение на холсте отдельных «точек» разного цвета, а эффект смешения достигается на расстоянии, превращаясь в восприятии зрителя в новые, смешанные цвета. Это и есть метод пуантилизма. Его придумал и усовершенствовал художник-постимпрессионист Жорж-Пьер Сёра, который в свою очередь вдохновлялся трудами и ориентировался на теоретиков зрительного восприятия, ключевым из которых был Герман Гельмгольц. Другой известный художник-пуантилист – Поль Синьяк.
К примеру, картина Сёра «Воскресный день на острове Гран-Жатт» состоит из тысяч маленьких точек, складывающихся в несколько дюжин человеческих фигур на набережной реки Сены в пригороде Парижа в солнечный воскресный день. Чем ближе вы подходите, тем отчетливее различаете отдельные цветные точки, а вот фигуры, которые из них складываются, становятся всё менее различимыми; с каждым шагом, отдаляющим вас от картины, вам становится всё проще воспринимать изображенное. Описываемое произведение находится в коллекции Чикагского института искусств. (Вы можете удостовериться в особом эффекте картин в стиле пуантилизма, просто открыв цветную репродукцию картины на экране своего устройства.)
При публикации в газетах и журналах фотографий и иных графических изображений используются такие же точки, как на картинах пуантилистов, – картинки состоят из градации серых или цветных точек. В изобразительном искусстве хорошим примером пуантилизма, доведенного до абсурдности, являются работы Энди Уорхола – в его картинах, изображающих персонажей мультфильмов и голливудских знаменитостей, крупные точки являются центральным элементом художественной композиции.
То, что мы называем цветом, на самом деле является восприятием электромагнитных волн разной длины, которые в разной мере стимулируют наши фоторецепторы; непосредственно «цвет» является продуктом работы мозга.
Несколько лет тому назад мы с Терри Акри из Корнеллского университета одновременно пришли к одному и тому же выводу – примеры механизмов зрительного восприятия могут поспособствовать пониманию механизмов обонятельного восприятия. Точки цветной краски, отражающие световые волны разной длины, аналогичны элементам обонятельной луковицы под названием гломерулы, каждая из которых активируется разными запахами преференциально и дифференциально. Схемы цветовых точек картины «На острове Гран-Жатт» соответствуют схемам активных гломерул (см. рис. 8.1). Для получения сложного эффекта смешения красок и полноценного восприятия картины эти цветовые схемы нужно рассматривать с некоторого расстояния. Аналогично может работать и распознавание закодированного в схеме активности запаха – необходимо некое «расстояние», способ считывания, который позволил бы добиться «смешения запахов» на основе эффектов соседствующих рядом элементов гломерулярного слоя. Иллюзия объединения цветных точек по мере отдаления вполне применима и к схемам, показанным на рис. 8.1.
Нейронные цепи системы обонятельного восприятия в головном мозге предназначены именно для многоступенчатого процесса переработки схем в единый образ. Последовательность этих этапов вы видели на рис. 7.1. Постепенно мы рассмотрим все этапы преобразования пуантилистских схем запаха и узнаем, как наш разум формирует обонятельное восприятие окружающего нас мира.
Сравнение обоняния с восприятием цвета позволило выявить еще одно интересное сходство. То, что мы называем цветом, на самом деле – восприятие электромагнитных волн разной длины, которые в разной мере стимулируют наши фоторецепторы; непосредственно «цвет» является продуктом работы мозга. Схожая ситуация наблюдается и в обонянии – в молекулах, стимулирующих обонятельные рецепторы, «запаха» как такового просто нет. «Запах» формируется мозгом на основе отличительных характеристик молекул запаха. Механизмы преобразования служат фундаментом обоняния и восприятия вкусовых ощущений; потому этот процесс и вынесен в подзаголовок книги. По мере того как мы будем углубляться в хитросплетения системы восприятия запаха, мы минуем сферу стимулов и окажемся в нейронных цепях, обрабатывающих информацию, а затем достигнем мозга, где формируется наш субъективный мир. Сейчас же нам пора приступить к рассмотрению упомянутых нейронных цепочек обработки данных.
Как уже упоминалось, в длине световых волн и фотонах цвета нет. Цвет – это сенсорное качество, создаваемое нашим мозгом. Всякий раз, когда мы смотрим на цветок, его красочность напоминает нам о том, насколько блеклым и тоскливым был бы окружающий мир, если разные длины волн света воспринимались бы исключительно как оттенки серого спектра; ярко-красный цветок красного цвета лишь потому, что нейронные цепи нашего мозга выбрали отражаемую им длину световой волны для восприятия в этом цвете.