Философия запаха. О чем нос рассказывает мозгу

У системы слуха очень тонкое устройство. Волны давления достигают барабанной перепонки через слуховой канал. Далее три последовательно расположенные крохотные косточки (молоточек, наковальня и стремечко) передают эти колебания от барабанной перепонки на небольшую мембрану, являющуюся частью улитки уха – структуры внутреннего уха в форме улитки, откуда слуховой нерв передает сигнал в слуховую кору. Улитка имеет замысловатое строение. Она содержит несколько элементов, в том числе базилярную мембрану, принимающую колебания звука от волосковых клеток, настроенных на разные частоты. Именно здесь создается топография звука.

Базилярную мембрану можно представить в виде клавиш рояля. Разные участки мембраны резонируют с разными звуковыми частотами, попадающими в ухо (Рис. 5.1). Неважно, насколько сложен звук (Чайковский это или группа Aerosmith), базилярная мембрана выстраивает в ряд частоты, обнаруженные волосковыми клетками. Линейное представление звука на базилярной мембране проецируется через слуховой нерв и сохраняется в слуховой коре. Если мы заглянем в ваш мозг и обнаружим активацию специфических участков первичной слуховой коры, то узнаем, слышите вы звук с высокой или низкой частотой. Это пространственное распределение отражает не физический стимул как пространственный объект из окружающей среды, а элементы сигнала в нейронном пространстве.

РИС. 5.1. Картирование звуковых частот в слуховой коре. Показана пространственная организация базилярной мембраны. Входящие звуки разделяются по частоте от низких до высоких. Эта пространственная организация проецируется в первичную слуховую кору и там сохраняется. Источник: Lars Chittka and Axel Brockmann / Wikimedia Commons CC BY-SA 2.5.

Расположение источников звука в пространстве вокруг наблюдателя определяется несколькими способами, не напрямую через топографическое кодирование звукового спектра. Слуховая система использует разные приемы: кроме спектральных различий (которые отражаются в описанной выше топографии нейронов), локализация в пространстве выясняется расчетом разницы во времени прибытия и интенсивности стимула, достигающего двух ушей. Таким образом, слуховая система отличается от зрительной системы по механизмам кодирования и вычисления пространственных характеристик стимула. Восприятие боли – еще один пример для иллюстрации значительного различия между физическим и нейронным пространством. Восприятие боли – не дистальное чувство. Боль не имеет отношения к отдаленным предметам и их положению в пространстве. Боль, которую вы ощущаете, когда бьетесь коленом, ничего не говорит об угле стола, о который вы ударились. Тем не менее, боль воспринимается дискретным образом в феноменологическом пространстве вашего телесного опыта (боль в локте) через локализованную активность на уровне нейронов (одни области мозга возбуждаются, другие не реагируют). По отношению к телу и нейронам боль имеет пространственную локализацию. «Отчасти это аналогично ситуации, когда одно болевое ощущение в руке проявляется ближе к локтю, чем другое, – комментирует философ Крис Пикок из Колумбийского университета. – Испытываемые ощущения боли находятся между собой в пространственных отношениях, и действительно возможно, что одно из них ощущается ближе к локтю, чем другое». Однако такая пространственная характеристика не коррелирует с предметами из окружающей среды и их пространственными свойствами. «Признание этого факта полностью согласуется с восприятием боли как нерепрезентативного состояния»[268].

Пространственность[269] в восприятии (как телесная, так и удаленная) является моделируемой характеристикой. Для вычленения связи между признаками воспринимаемых образов и их нейронным отражением нужна модель, которая определяет, какие признаки кодируются и какой вклад они вносят в общий воспринимаемый образ. Моделируемое пространство регулируется поведением стимула по отношению к наблюдателю. Его построение зависит от предсказуемости стимула и эволюции сенсорной системы для облегчения важных для организма действий.

«У стимула как такового нет никаких пространственных свойств», – комментирует Стюарт Фаерштейн. Эпителий уничтожает пространственные свойства стимула, так «почему в его [нейронной] организации должно быть что-то пространственное? Это кажется чрезмерным упрощением, основанным, как обычно бывает, на работе зрительной или слуховой системы». Линда Бак разделяет точку зрения Фаерштейна о рассеивании стимула: «Обоняние устроено не так. Оно имеет распределенный характер».