Как мы видим? Нейробиология зрительного восприятия

Избыточность имеет огромное значение в свете тех требований, которые зрение предъявляет к головному мозгу. Она означает, что мозгу не нужно анализировать каждый пиксель видимой картины. Мозг может выявить в ней имеющиеся регулярные паттерны и закономерности и, опираясь на них, предсказать содержание многих соседних пикселей. Тем самым мозг сэкономит массу времени и сил – ведь закономерности (представленные соответствующими ансамблями клеток) известны ему заранее. Это важнейший общий принцип функционирования биологических сенсорных систем. Мы уже видели его в действии в контексте восприятия краев и столкнемся с ним снова в контексте восприятия таких сложных объектов, как лица.

Размышление об этих закономерностях и навело Хебба на мысль о клеточных ансамблях. Регулярный паттерн (например, линия) одновременно активизирует соответствующую группу нейронов в коре мозга. Повторное восприятие такого паттерна усиливает синаптические связи между этими нейронами, в итоге образующими клеточный ансамбль. Отныне активизация на сетчатке, скажем, трех расположенных в ряд пикселей вызывает возбуждение всего линейного ансамбля – то есть, по сути, мозг предсказывает, что следующие пиксели также будут расположены на этой линии. Конечно, предсказание не всегда будет верным: линия может резко отклониться в сторону, поэтому мозг оценивает вероятность предсказанного события. Но, поскольку видимый мир в основном состоит из регулярных паттернов и закономерностей, предсказания чаще всего сбываются, что с каждым разом повышает эффективность перцептивного прогнозирования.

Говоря иначе, наше восприятие в значительной мере предопределяется нашим предыдущим опытом. Я имею в виду не только то, что вы ожидаете увидеть определенные объекты в определенных контекстах – например, своих братьев и сестер в родительском доме на Рождество, – но и то, что на подсознательном, базовом уровне даже самые простые элементы сенсорных ощущений создаются в той же мере, в какой они реально регистрируются нашими глазами, ушами, кожей или носом.

Один из моих экспериментов в Университете Макгилла как раз демонстрировал примитивную форму таких «созданных» мозгом ощущений. Я изучал феномен, известный как эффект последействия движения. Этот эффект возникает, если в течение длительного времени смотреть на какой-нибудь движущийся узор, а затем посмотреть на тот же узор, но уже неподвижный: у вас создается ощущение, будто узор движется в противоположном направлении. Другое название этого постэффекта – «иллюзия водопада»: если какое-то время смотреть на водопад, а затем перевести взгляд на окружающий неподвижный пейзаж, вам будет казаться, что он движется вверх.

Этот вид оптической иллюзии известен давно. Но мой эксперимент показал кое-что интересное – что эффект последействия движения может сохраняться в течение нескольких дней. Это было важным открытием, поскольку означало, что причина была не в усталости нейронов – как, например, в том случае, когда вы какое-то время смотрите на яркий свет, а затем видите темные круги перед глазами, – а в более стойком изменении восприятия. Я также обнаружил, что этот постэффект был связан исключительно с первоначальным стимулом. Во всем остальном восприятие у испытуемого оставалось абсолютно нормальным, но, когда он смотрел на тот самый узор (прежде двигавшийся, а теперь неподвижный), ему по-прежнему казалось, что орнамент перемещается в противоположном направлении.

Другое мое открытие еще более примечательно: эффект последействия оказывается продолжительным только в том случае, если стимул падает на ту же часть сетчатки, что и раньше. Поскольку визуальные центры мозга организованы в виде карты, вышеописанное изменение зрительного восприятия происходит именно на этом простом уровне сенсорной системы, а не на уровне ожиданий, сознания и т. п. Участники эксперимента не осознавали, что их восприятие как-то изменилось – их зрение было абсолютно нормальным, пока они не обнаруживали странное движение у этого конкретного стимула. У испытуемых менялось – если хотите, «создавалось» – восприятие только этого конкретного объекта, причем очень конкретным и более-менее устойчивым образом в полном соответствии с тем, как это предсказывал Хебб.

Описанный мной феномен был несколько причудливым. Вы «видели» движение тестового стимула, зная, что никакого движения нет (чтобы убедиться в этом, достаточно было сравнить его положение с окружающими стационарными объектами). Это была забавная оптическая иллюзия и не более. Однако позже аналогичный эффект был обнаружен Чарльзом Гилбертом и его коллегами из Университета Рокфеллера, которые изучали дискриминационную чувствительность людей при выполнении такой важной в повседневной жизни перцептивной задачи, как определение местоположения линии в пространстве. Все это говорит о том, что значимое сенсорное восприятие может меняться под влиянием перцептивного опыта.

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО КЛЮЧЕВОГО ПОСТУЛАТА ХЕББА