Как мы видим? Нейробиология зрительного восприятия

Шесть участков распознавания лиц функционируют как единая система. Это было продемонстрировано экспериментами, в ходе которых исследователи сначала учили обезьян распознавать конкретные лица, а затем с помощью микроэлектродов стимулировали тот или иной участок. Во-первых, все эти участки оказались непосредственно связанными между собой: стимуляция одного из них вызывала возбуждение всех остальных. Во-вторых, электростимуляция, нарушавшая нормальную активность нейронов в этих участках, ухудшала способность обезьян к узнаванию лиц – что еще раз подтвердило функциональную специализацию участков.

Все мы знаем, как выглядит лицо, но что именно мы имеем в виду, когда говорим, что нейрон «распознает» лица? Как вы уже догадались, такой объект, как лицо, можно разбить на множество отдельных элементов. Один из них – наличие двух глаз. Другой – начинающаяся прямо под ними более-менее вертикальная линия, нос. Под носом находится горизонтальный овал – рот и т. д. Варьируя элементы на изображениях реальных или нарисованных лиц, экспериментаторы наблюдали за усилением или ослаблением ответа специализирующихся на распознавании лиц нейронов. Так, они обнаружили, что эти нейроны слабее всего реагируют на лицо в левом верхнем углу на рисунке ниже и сильнее всего – на лицо в правом нижнем углу, но все они в той или иной степени реагируют на все представленные здесь изображения, даже если на них отсутствуют некоторые элементы лица.

Наблюдаемые паттерны нейрональной активности навели ученых на предположение о том, что эти нейроны измеряют определенные параметры лица и на основе их совокупного анализа делают вывод, является ли объект лицом или нет. Например, Цао и ее коллеги обнаружили чувствительный к лицам нейрон, который сильнее всего реагировал на набор из четырех критериев: соотношение длины и ширины, расстояние между глазами, расположение глаз и размер зрачков. Ни один из этих параметров в отдельности не срабатывал: только совокупность всех четырех могла убедить нейрон в том, что перед ним находится лицо.

Также было установлено, что на каждом участке распознавания лиц разные нейроны настроены на восприятие определенных характеристик лица. Экспериментируя с нарисованными лицами, исследователи обнаружили, что одни клетки наиболее чувствительны к определенному соотношению длины и ширины лица (например, предпочитают длинные тонкие лица в противоположность округлым), другие – к расстоянию между глазами и т. д. Другими словами, нейроны не столько «распознают» лица, сколько измеряют параметры визуального объекта, затем каким-то образом обобщают эту информацию и решают, является ли данный объект лицом или нет[23].

Но как именно нейроны приобретают избирательную чувствительность к лицам, да еще и с такими тончайшими настройками? Я и многие мои коллеги убеждены, что нейроны обучаются этому. Мы исходим из одного критически важного факта: нейронные сети сенсорных систем обладают чрезвычайной пластичностью. И эта тема заслуживает отдельной главы.

8 | Пластичные чувства

Мой умнейший мозг, что мудрей меня,

И хитрей меня.

Как тебе удается бездельничать?

Научи меня, мой господин!

УИЛЬЯМ КАРЛОС УИЛЬЯМС

Издавна было известно, что наши сенсорные системы обладают таким удивительным свойством, как пластичность. У людей, лишенных одного из чувств, происходит компенсаторное усиление всех остальных: например, у слепых людей обостряется слух и осязание. Кроме того, эксперименты по перцептивному обучению (подобные тем, о которых я расскажу в 9-й главе) показали, что с помощью тренировки человек может, например, значительно повысить остроту своего зрения. Конечно, скептики могут возразить, что в этом случае человек просто развивает навык выполнения конкретной задачи и учится лучше концентрировать на ней свое внимание – и, следовательно, ни о каком реальном улучшении работы сенсорной системы речь не идет. Но исследования с использованием современных методологий убедительно доказали, что при этом происходит физическое изменение нейронных сетей в головном мозге.

ПОВРЕЖДЕННЫЕ СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕНАСТРАИВАЮТСЯ