Как мы видим? Нейробиология зрительного восприятия

Источником данных служат исследования людей, которые были слепыми от рождения и начали видеть в более позднем возрасте. Во время посещения Индии профессор Паван Синха из Массачусетского технологического института обратил внимание на большое число детей с плотной врожденной катарактой – по его оценкам, в сельской местности их насчитывалось около трехсот тысяч. При этой патологии вместо прозрачного хрусталика в глазу формируется мутная фиброзная ткань, которая пропускает только свет, но практически лишает зрения. Соединив замечательным образом филантропию и науку, Синха организовал программу помощи таким детям: из удаленных деревень их доставляли в современную глазную клинику в Нью-Дели, где хирурги заменяли дефектные хрусталики на прозрачные синтетические линзы (в развитых странах мира это стандартная операция, которая проводится многим пожилым людям со старческой катарактой).

Команда Синха проверяла зрение у маленьких пациентов перед операцией, сразу после нее, а также спустя несколько месяцев и несколько лет. У прооперированных детей не сразу появлялось четкое зрение. Поначалу они видели мир как расплывчатое пятно. Но постепенно четкость и детализация их зрительного восприятия улучшались. Многие в конце концов были способны ходить без трости для слепых, ездить на велосипеде по многолюдной улице, узнавать родных и друзей, ходить в школу и заниматься другими видами деятельности, предполагающими способность видеть.

Однако зрение так никогда и не стало идеальным. Даже после многих месяцев тренировки острота зрения у них оставалась ниже нормы. Некоторые могли прочитать газетные заголовки, но не мелкий шрифт. Многие не могли справиться с определенными визуальными задачами, например, такими как разъединение двух наложенных друг на друга изображений, как показано на рисунке. Зрячие с рождения люди видят здесь треугольник, частично наложенный на квадрат. Но большинство людей, которые обрели зрение в более позднем возрасте, воспринимают это как единый сложный объект. (Интересно, что эта проблема легко «излечивается», если одна фигура движется относительно другой. Этот и другие специальные методы тренировки зрения показали свою полезность для восстановления зрительной функции.)

Итак, зрение в значительной степени поддается восстановлению, но некоторые открытия напоминают нам, что пластичность зрительной системы не безгранична. Например, тот факт, что шесть участков распознавания лиц находятся у людей (и у обезьян) практически в одних и тех же местах, свидетельствует о том, что мозг имеет некоторую заданную на генетическом уровне схему внутренней организации. Это подтверждается и реорганизацией мозга у вышеописанных индийских детей. Сразу после удаления катаракты функциональная МРТ показывала дезорганизованную, охватывающую широкие области мозга реакцию на визуальный ввод, в том числе на лица. Но уже спустя короткое время реакция на лица концентрировалась в серии участков, располагающихся в тех же местах, что и у зрячих с рождения людей. Другими словами, мозг выделил под функцию распознавания лиц не любые случайные зоны, а строго определенные места – что свидетельствует о присущей визуальным структурам как минимум некоторой степени предопределенности. Ливингстон назвала такие предопределенные локации «протоструктурами».

В конце 2017 г. Ливингстон с соавторами опубликовала результаты оригинального эксперимента по изучению пластичности сенсорных нейронов. Группа Ливингстон выращивала обезьян с рождения в среде, где они никогда не видели лиц – ни человеческих лиц, ни обезьяньих морд – вообще никаких. Сделать это было не так трудно, как кажется. Экспериментаторы с любовью заботились об обезьянах, но появлялись перед ними только в маске из темного тонированного стекла наподобие маски сварщика, которая закрывала их лица от лба до подбородка.

В остальном обезьяны росли в совершенно нормальном визуальном мире: в клетках было множество разнообразных предметов; они видели туловище, руки и ноги экспериментаторов, бутылочку, из которой их кормили. Они слышали обычные звуки, которые слышат обезьяны в обезьяньих колониях. Их единственной сенсорной депривацией было то, что они никогда не видели лиц. Животные развивались абсолютно нормально и после завершения эксперимента успешно социализировались со своими собратьями и интегрировались в обезьянье общество.