Расплетая радугу. Наука, заблуждения и потребность изумляться

Другая разновидность избыточности вытекает из того факта, что в реальном мире многие линии являются либо прямыми, либо искривленными плавным и, следовательно, предсказуемым (то есть математически реконструируемым) образом. Если указать концы линии, то промежуток между ними может быть заполнен в соответствии с простым правилом, уже «известным» мозгу. Среди нервных клеток, обнаруженных в головном мозге млекопитающих, имеются так называемые «детекторы линий», то есть нейроны, которые возбуждаются всякий раз, когда на некий определенный участок сетчатки — «рецептивное поле» данного нейрона — попадает прямая линия, находящаяся под неким определенным углом. Каждая из этих чувствительных клеток реагирует на какое-то одно, «свое» направление линии. В кошачьем мозге таких предпочтительных направлений только два: горизонтальное и вертикальное, причем каждое представлено примерно одинаковым количеством клеток. Мозг обезьян, однако, признает и другие направления. С точки зрения наших рассуждений об избыточности происходит примерно следующее. Все клетки сетчатки, на которые проецируется прямая линия, возбуждаются, и большинство возникающих при этом импульсов избыточны. Нервная система экономит на том, что все данные об этой линии, с учетом угла ее наклона, регистрирует одна-единственная клетка. Прямые линии лаконично обозначаются только их местоположением и направлением или же только координатами их концов, но никак не уровнем освещенности каждой точки на всем их протяжении. Головной мозг заново сплетает виртуальную линию, реконструируя все ее промежуточные точки.

Как бы то ни было, если вдруг какая-то деталь видимой картины отделяется от фона и начинает по нему передвигаться, то это новость — и о ней следует сообщить. Биологи и в самом деле обнаружили такие нервные клетки, которые молчат до тех пор, пока что-либо не начнет перемещаться по неподвижному фону. Если двигается вся картина целиком, клетка не реагирует — ведь это похоже на то мнимое движение, какое животное видит всякий раз, когда двигается само. Однако перемещение небольших предметов на неподвижном фоне богато информацией — и существуют специальные нейроны, чтобы выявлять его. Самыми знаменитыми из этих нервных клеток являются так называемые «детекторы букашек», открытые у лягушек Леттвином (внуком той самой бабушки) и его коллегами. Детектор букашек — это клетка, которая, насколько можно судить, не чувствительна ни к чему, кроме движения мелких объектов относительно их фона. Как только какое-нибудь насекомое начинает двигаться по участку зрительного поля, контролируемому данной клеткой, та сразу же запускает мощную передачу сигналов, после чего лягушка обычно выбрасывает свой язык, чтобы поймать насекомое. Впрочем, для достаточно сложно организованной нервной системы даже движение букашки избыточно, если та движется по прямой. Будучи извещены о том, что насекомое перемещается к северу на постоянной скорости, вы вполне можете исходить из того, что оно будет продолжать так двигаться, пока не получите новое уведомление. Пойдя в своих рассуждениях еще чуточку дальше, мы должны будем предположить наличие в головном мозге клеток-детекторов более высокого порядка, особо чувствительных к изменениям в характере движения — скажем, к смене направления или скорости. Леттвину с соавторами удалось обнаружить, опять-таки у лягушки, клетку, судя по всему, занимающуюся именно этим. Вот как они описывают один из своих опытов в статье, опубликованной в журнале Sensory Communication (1961 г.):