Мозг. Инструкция пользователя

На сетчатке человеческого глаза насчитывается примерно 6 миллионов конусообразных рецепторов (колбочек) и около 120 миллионов палочкообразных (палочек), они преобразуют свет в электрические импульсы. В центральной ямке сетчатки находятся только колбочки, поскольку это зона зрения высокого разрешения; остальная часть сетчатки заполнена палочками. Колбочки различают цвета, им необходимо для активации значительное количество фотонов света; палочки – как правило, ахроматические рецепторы и требуют незначительного количества света для функционирования. Именно поэтому в полумраке человек различает цвета с трудом или вовсе их не видит. Колбочки творят магию цвета с помощью практически телевизионной технологии, так называемого цветоделения RGB (аббревиатура английских названий red, green, blue – красный, зелёный, синий), воссоздавая любой оттенок из комбинации трех частот.

Мозг воссоздает цвета, конечно, без использования красного, зеленого и синего на мониторе, он использует три типа колбочек, настроенных на разную частоту электромагнитных колебаний видимого спектра. Феномен, позволяющий насладиться зрелищем заката или картиной Ван Гога, еще более невероятен, чем можно себе представить, – цвет создается непосредственно в нашем мозге. Не только «красота в глазах смотрящего», как гласит известное выражение, но и оттенки разных цветов.

Итак, мы распознаем видимый свет, состоящий из фотонов, колеблющихся с частотой в диапазоне от 430 до 750 Терагерц, то есть миллионы миллионов раз в секунду. Когда солнечный луч освещает помидор, химические вещества, входящие в состав его кожицы, поглощают большую часть излучения, кроме света частотой около 500 Тгц, эта часть спектра отражается. Отраженный свет попадает на роговицу глаза и улавливается колбочками, состоящими из белков, именуемых опсинами, реагирующих на конкретную частоту и создающих в мозге ощущение красного цвета. Кабачок отражает частоту примерно 550 Тгц, черника – примерно 650 Тгц, эти частоты активируют два других типа рецепторов и соответствующие опсины. Желтизна же лимона образуется в мозге с помощью частоты, значение которой находится между красным и зеленым, лимон активирует в определенном сочетании оба типа рецепторов.

У дальтоников (людей, страдающих врожденной неспособностью различать цвета, а чаще всего – путающихся в спектре зеленый-желтый-красный) в глазах отсутствует либо присутствует в недостаточном количестве один из трех видов рецепторов. Многие животные, в особенности птицы и насекомые, обладают способностью различать цвета и ультрафиолетового спектра, у них рецепторов целых четыре вида – они реагируют на фотоны, колеблющиеся с более высокой частотой. Птицы и насекомые видят, к примеру, цветы совершенно по-другому, чем люди.

Современные технологии заимствовали у мозга не только принцип цветоделения. Долгие годы биологи были убеждены, что человеческое зрение формирует изображения последовательно, почти как киноаппарат. В кино мы не видим отдельные кадры, если его показывать со скоростью 25 и более кадров в секунду, изображение кажется движущимся (да, роскошная империя Голливуда зиждется на иллюзии!). Однако позднее исследователи открыли, что у мозга есть собственная стратегия упорядочивания огромного потока зрительной информации, поступающей каждую миллисекунду от глаз: зрительная кора отсекает излишние данные и экономит энергию, фиксируя только изменения изображений. Примерно то же самое делают программы распознавания видео, стремящиеся уменьшить объем данных в битах, единицах информации цифрового мира. Менее «объемные» файлы проще распространить в сети интернет. Зрение научилось использовать имеющиеся ресурсы самым эффективным образом: фотоны, попадающие на сетчатку, несут гораздо больший объем информации, чем тот, который в конечном счете обрабатывается центральными долями коры.

Мучительные искания эволюции отразились в тех недостатках, которыми все-таки страдает во всех отношениях удивительная система зрения. Весьма распространены среди людей такие недуги, как близорукость и астигматизм. Центральная ямка сетчатки чрезвычайно мала, она охватывает всего два градуса видимого поля, поэтому мозг вынужден постоянно решать проблему посредством саккад, быстрых согласованных движений глазных яблок, – так удается создать широкий обзор. На сетчатке, в том месте, где к глазу прикреплен зрительный нерв, нет рецепторов: там находится слепое пятно, этот участок не видит ничего. Мозгу приходится реконструировать изображение с большей или меньшей долей вероятности. Иначе мы бы видели по краям зрительного поля две черные дыры.

Трехмерное зрение – это не более чем иллюзия, цвета носят скорее субъективный, чем объективный характер, глаз и впрямь кажется «в высшей степени абсурдным» органом, как утверждал когда-то Дарвин.