Оригинал материала
«Сборка образа» как основная проблема нейробиологии
Экран телевизора Martin Howard/Flickr.com 
Механизм зрения Wikimedia Commons Татьяна Строганова - доктор биологических наук, профессор, руководитель Центра нейрокогнитивных исследований Московского государственного психолого-педагогического университета, член редколлегии журнала "Экспериментальная психология", главный научный сотрудник лаборатории возрастной психогенетики Психологического института Российской академии образования. Перед вами - краткое содержание ее беседы с Борисом Долгиным и Дмитрием Ицковичем в программе «Наука 2.0» - совместном проекте портала «Полит.ру» и «Вести.FM».
Биолог Френсис Крик – один из авторов двойной модели спирали ДНК, исследователь мозга и психических процессов сознания, в одной из своих статей представил очень интересный разговор с некой дамой на светском рауте. Та ему сказала: «Я вообще не понимаю, чем вы занимаетесь. Что это за проблема - проблема сознания?» На что он ей ответил: «А почему вы считаете, что это не проблема? Вы, видимо, как-то представляете себе, как это происходит?» Она ответила: «Конечно, я представляю! Вот я смотрю на вас, и в моем мозге есть экранчик, который отображает ваше лицо - вот и вся проблема». Он продолжил: «О, вы замечательно сформулировали! Так вот, я занимаюсь тем, кто же смотрит на этот экран». Это и есть проблема зрительного восприятия, и в то же время проблема сознания.
Все поле зрения разбивается на множество осколков, потому что каждый нейрон видит только свою крошечную часть поля зрения, не зная ничего о том, что видит его сосед.Люди, которые задают такие вопросы, не представляют себе основного потока зрительной информации в мозге. Зрительный мир отображается на сетчатке глаза через зрачок и хрусталик, после этого по зрительному нерву, минуя промежуточные, но очень важные инстанции, попадает в первичную зрительную кору. И тут начинается чрезвычайно интересная вещь: во-первых, все поле зрения, которое существует, разбивается на множество осколков, потому что каждый нейрон видит только свою крошечную часть поля зрения, не зная ничего о том, что видит его сосед. В мозге возникает так называемая ретинотопическая проекция. То есть карта зрительного поля продуцируется активностью нейронов. Наподобие миллиона маленьких телевизоров у нас в голове.
Ученым стало известно об этом благодаря микроэлектродным исследованиям мозга животных, которые дали чрезвычайно много информации. Это настолько четкие данные, что на основании этих исследований недавно прозрел слепой человек. При нарушении периферии зрительного аппарата человека можно спаять эти крохотные телевизоры - и глаз заработает.
Известно, что изображение рассыпается. Но хуже другое: каждый нейрон несет информацию не обо всем кусочке изображения, которое попало в поле его зрения, а только об одной характеристике этого изображения. Например, об угле наклона линии, которая попала в его зрительное поле, или о цвете, или о контрасте.
Основная проблема нейробиологии - понять, как происходит сборка образа.Основная проблема нейробиологии - понять, как происходит сборка образа. Долгое время считалось, что этот процесс проходит последовательно: сначала анализ одного, потом анализ другого, потом на нейронах собирается информация о тех и других качествах и характеристиках стимула - так называемый гностический распознающий нейрон. До тех пор, пока не было открыто, что существует несколько параллельных потоков, и они взаимодействуют. Более того, каждое следующее, более высокое звено способно влиять на активность в первичной зрительной коре. Если выразить это метафорически - мысль о стимуле способна влиять на его восприятие.
Дальше возникает интересный вопрос: что получается со зрительным восприятием, если вдруг эта связь разорвана? Еще до возникновения приборов неврологи и нейрохирурги прекрасно знали о нарушении зрительного восприятия, которое чрезвычайно специфично по отношению к тому, какая зона мозга, участвующая в обработке зрительной информации, нарушена.
Некоторые из них достаточно тривиальны. Например, если разрушается какой-то участок экрана первичной зрительной коры, возникают скотомы - выпадение определенной части поля зрения. Вы видите все поле, кроме какого-то его участка. Это самый очевидный вариант зрительного нарушения, но есть гораздо более удивительные. Например, если у человека нарушаются некоторые зоны, он начинает видеть зрительные галлюцинации, причем чрезвычайно ярко. Это может продолжаться каждый день в течение всей жизни. При этом галлюцинации будут не психиатрического происхождения, а неврологического.
В книге доктора Вилейанура Рамачандрана «The Tell-Tale Brain» есть замечательный пример. Он рассказывает об одном из своих пациентов, который видел галлюцинации. Они вместе сидели в кабинете, и доктор спрашивал его об этих галлюцинациях. Он спросил: «Сейчас вы что-то видите, разговаривая со мной?» - тот ответил: «Конечно, вижу». - «Что же вы видите?» - «Я вижу золотистую обезьянку, которая сидит у вас на коленях» - «Простите, но вы ведете себя так, как будто ее нет!» - «Конечно. Я же совершенно разумный человек, который понимает, что никакая обезьянка не может сидеть у вас на коленях, а я нахожусь на приеме у невролога и веду себя соответственно». Доказано, что такие же галлюцинации порождает наш мозг во время парадоксального сна, и необычным или неправильным это не кажется.
Знания, управляющие нашим поведением
Проблема восприятия крепко связана с проблемой сознания. До сих пор в ряде случаев для того, чтобы избежать распространения эпилептической активности по всему мозгу, можно рассечь комиссуру, которая связывает два полушария, и избежать большого распространения припадков.
Исследуя людей с комиссуротомией, ученые Джерри Леви и Роджер Сперри выяснили следующую вещь. Если в левое полуполе зрения человека, которое проецируется в правое полушарие, предъявить, например, вилку, апельсин и перчатку, то правое полушарие увидит то, что предъявили. Когда у такого пациента спросить, что он видел, он ответит, что ничего не видел. Потому что правое полушарие - не говорящее. Оно не способно интерпретировать. Интерпретатор - левое полушарие.
Продолжение эксперимента. Перед пациентом ставят ширмочку, под нее снизу он может просунуть руку. За ширмой лежат перчатка, апельсин и вилка. Его просят достать то, что он только что видел. А ему показывали, например, только вилку. Он говорит: «Я ничего не видел, я не знаю, что я видел». Он просовывает левую руку, которая управляется тем же правым полушарием и безошибочно достаёт вилку. Ему говорят: «Послушайте, вы достали ровно тот предмет, который вы видели», а он говорит: «Но я этого не знаю, я ничего не видел».
Знание, которое мы не осознаем, способно управлять вашим поведением.Из выше описанных экспериментов следует важная вещь: знание, которое мы не осознаём, способно управлять вашим поведением.
Дети-аутисты
Аутизм - это нарушение коммуникации, способности общаться с другими людьми. Это очень частое заболевание, 1% детей-аутистов в популяции - это очень много. Нейробиологи, психологи, клиницисты, исследуя детей с аутизмом, заметили некую особенность.
Оказывается, у таких детей изменено целостное восприятие. Они слабы в восприятии целостных объектов. Если фигура будет ничем не тронута, они ее воспримут очень хорошо. Или, например, они не видят зрительных иллюзий, но лучше различают углы наклона линий. Зрительные иллюзии - это какие-то изображения, построенные специальным образом, чтобы дать здоровому мозгу увидеть в них то, что там на самом деле не содержится. Можно сказать, что в этом отношении они воспринимают зрительный мир гораздо более объективно, чем обычные люди.
Увидеть цвет звука
Синестезия Wikimedia Commons Звукоцветовая синестезия - это удел немногих счастливчиков - видеть цвет звука, ощущать запах прикосновения и т.д.
О своей способности видеть цвет разных букв, написанных черным цветом, писал Набоков. Интересно, что по разным оценкам частота встречаемости этой способности в общей популяции людей - один случай на тысячу, а среди людей способных, талантливых, творческих профессий эта частота возрастает до 20-30%. Вообще способность к синестезии распространена гораздо больше у детей, чем у взрослых. Там эту частоту оценивают в 10-15%.
Как-то ко мне обратились с телевидения с просьбой исследовать человека, который обладает такой способностью. Его видение цвета звука речи зависит от того, в каком контексте появляется этот звук речи. Например, если звук появился изолированно (гласная, например), то он может видеть его в одном цвете. А если он появился в слове или в имени, то цвет меняется. Так, имя Константин для него золотое и белое, фиолетовое и черное. Он рассказывал, что в цвете это одно из самых красивых человеческих имён.
Смотрите также: Кирил Меламуд Глаза как неформализованный канал связи Нейрокогнитивистика, психобиология и новые способы изучения мозга Обучение во сне строится на ассоциациях Фантомные боли в фантомной конечности лечатся зеркалом Ребенок: развитие, обучение и аутизм