Расплетая радугу. Наука, заблуждения и потребность изумляться

Но ни вам, ни мне не кажется ведь, будто труба затихает. Мы слышим, как ее звук поддерживается на постоянной громкости, а после резко обрывается. Разумеется, это так. Это именно то, чего и следует ожидать от искусной системы кодирования. Она не упускает информацию, она только отбрасывает лишнее. Головному мозгу не докладывают ни о чем, кроме изменений, а уж его дело — воссоздавать все остальное. Барлоу не говорит этого напрямую, но мы могли бы сказать, что мозг, пользуясь сигналами, которые приходят по нервам, идущим от органов слуха, конструирует виртуальный звук. Мы воспринимаем такое восстановленное виртуальное звучание полностью и без сокращений, несмотря на то что сами сигналы экономно урезаны до информации об изменениях. Функционирование этой системы основывается на том, что состояние мира в любой отдельно взятый момент обычно мало отличается от состояния мира в предшествовавшую секунду. У наших органов чувств был бы резон беспрестанно информировать нас о состоянии мира только в том случае, если бы мир изменялся непредсказуемо, бессистемно и часто. В действительности же они экономично настроены на то, чтобы сообщать только о его неоднородностях, а головной мозг, исходя из справедливого допущения, что изменения, происходящие с миром, не взбалмошны и не случайны, пользуется получаемыми данными для создания своей собственной виртуальной реальности, возвращая ей первоначальную целостность.

Окружающий нас мир демонстрирует аналогичную избыточность не только во времени, но и в пространстве, и мозг прибегает здесь к подобным же уловкам. Органы чувств сообщают ему только о границах, которые он самостоятельно заполняет однообразным содержимым. Представьте себе, будто вы видите перед собой черный прямоугольник на белом фоне. Все это зрелище проецируется на вашу сетчатку, представляющую собой своего рода экран, плотно выстланный крошечными фотоэлементами — палочками и колбочками. Теоретически каждая палочка или колбочка могла бы сигнализировать головному мозгу о том, какова интенсивность падающего на нее света. Однако видимая нами картина чрезвычайно избыточна. Клетки, которые регистрируют черный цвет, с огромной вероятностью окружены клетками, также регистрирующими черный. А почти все клетки, регистрирующие белый, окружены клетками, также передающими информацию о белом цвете. Единственное важное исключение составляют фоторецепторы, располагающиеся на границе двух цветов. Те из них, которые находятся по белую сторону границы, сообщают о белом цвете, так же как и их соседи со стороны белой зоны. Однако соседи, расположенные по другую сторону, находятся уже в зоне черного цвета. В принципе, если бы на сетчатке возбуждались только эти пограничные клетки, мозг уже мог бы полностью воссоздать всю картину. И если бы такого можно было добиться, то экономия нервных импульсов оказалась бы колоссальной. Опять-таки: избыточность удаляется, а проходит только информация.

На деле эта экономия изящно достигается при помощи механизма, называемого латеральным торможением. Изложу принцип его действия в упрощенном виде, используя нашу аналогию с экраном из фотоэлементов. От каждого фотоэлемента отводится один длинный провод к главному компьютеру (мозгу), а также короткие проводки к непосредственным соседям по экрану. Через эти проводки на соседей оказывается тормозное действие — иными словами, понижается их способность производить импульсы. Нетрудно видеть, что наиболее высокий уровень сигнала будет приходить от тех клеток, которые отображают контуры, так как они будут тормозиться соседями только с одной стороны. На низших уровнях обработки информации подобное латеральное торможение — явление типичное для глаза как позвоночных, так и беспозвоночных животных.

И в этом случае мы тоже можем сказать, что головной мозг занимается созданием виртуального мира — более завершенного, чем та картина, которую передают ему органы чувств. Информация, приходящая от зрительных рецепторов к мозгу, — это главным образом информация о краях и границах. Но имеющаяся у мозга модель реальности способна заполнять пробелы между этими краями. Как и в примере с приостановками передачи данных во времени, здесь получается сэкономить благодаря удалению избыточности — с последующим ее восстановлением в головном мозге. Такая экономия возможна только потому, что в мире есть однообразные участки. Если бы тени и цвета испещряли наш мир бессистемно, ни о какой его экономичной реконструкции не могло бы быть и речи.