Как мы видим то, что видим - Демидов Вячеслав Евгеньевич (читать книги бесплатно полностью без регистрации сокращений txt) 📗

– Вадим Давыдович, – спросил я, – а как же в таком случае мы видим контуры? Поля покажут характер текстуры, размер области, которую она заполняет, – где же контурная линия?

– Этим занимаются особые поля, только для того и предназначенные. Когда мы их обнаружили, нас удивило, что они выглядят «трехслойным пирогом»: средняя часть возбуждает нейрон коры, а боковины тормозят. Если такая текстура попадает на все поле или, что то же самое, поле оказывается внутри текстуры, сигнала нет, тормозные фланги подавили возбуждающий сигнал центра. Однако едва хотя бы один фланг вышел за границу, попал на иную текстуру или даже на такую же, но по-иному повернутую своими элементами, возбуждающий центр поля пересиливает торможение одиночного фланга. В итоге контур подобраза оказывается выделен цепочкой, составленной возбужденными нейронами, – можно сказать, выстрижен из фона примерно так же, как хозяйка обводит колесиком с зубцами линии выкройки...

– Вы сказали – подобраза? Что это значит?

– Так называются текстурно однородные участки. Взгляните на дерево на большом лугу: в картине три текстурных подобраза – ствол, крона и луг как фон. Или возьмите любую гравюру: все мастерство художника построено именно на умении пользоваться разнообразием текстурных подобразов. Впрочем, подобраз не есть что-то абсолютное и приговоренное навсегда им оставаться. Для образа «дерево» подобразами будут «ствол» и «крона», но та же самая крона – образ для подобразов «ветка» и «лист».

Мир велик и разнообразен, и столь же разнообразна иерархия образов и подобразов. Но еще важнее, что открылась, наконец, причина, ради которой поставила природа между сетчаткой и выходными сигналами затылочной коры столько преобразующих ступенек. Без этих преобразований нет возможности выделить текстурный подобраз из фона, созданного иной текстурой, а такая задача для живого существа жизненно необходима, как для хищника, так и для жертвы.

К тому же описание мира через систему подобразов оказывается очень экономичным. В чем заключается цель зрения и в конечном счете мышления? Установить, каково пространственное расположение предметов и как оно изменяется во времени. Это самая общая формулировка любой познавательной деятельности. Сейчас наша задача скромна: нужно всего лишь увидеть, как возле дерева на лугу ходит человек. И действительно, передвижение его подобраза в ретинотопическом пространстве заднетеменной коры не затрагивает подобразов «луг» и «дерево». Мозгу, следовательно, нужно реагировать только на сравнительно небольшие изменения общей картины, и обработка информации получается наиболее простой. А покупать победу малыми силами – первое требование, которое природа предъявляет к живому. Организм ведь существует не ради информации, а ради того, чтобы жить...

И уж коль затронута ретинотопика, надо отметить, что «выстриженные из образов» подобразы (а значит, и образы тоже) располагаются в нейронном пространстве затылочной коры именно в таких между собой взаимоотношениях, в каких они спроецированы хрусталиком на сетчатку. Так, как на самом деле располагаются предметы в пространстве перед нами. Но – и это принципиально важный момент! – мы в нейронных сетях затылочной коры не увидим никаких контуров.

То, что существует реально на сетчатке как контурная картинка, предстает в коре столь же реально, но математической моделью контуров и пространства. То есть подобно тому, как в аналитической геометрии нет линий, точек, плоскостей и так далее, а имеются одни уравнения. Примерно такой математикой с помощью кусочной квазиголографии и занимается мозг.

В итоге мы видим открывающееся перед нами пространство не только в виде светлых и темных пятен, но и в виде текстурных участков, имеющих четко очерченные границы. Видим сразу по всему полю зрения. А так как плотность расположения фоторецепторов неравномерна по пространству сетчатки, получается картинка разной четкости. И мы направляем центральную ямку, область наиболее четкого зрения, туда, где хотим разглядеть что-нибудь пояснее.

– Хотелось бы обратить внимание на то, – сказал Глезер, – что квазиголографический механизм, формирующий простые признаки деталей изображения, сформирован в зрительной системе генетически. Это значит, что он у всех людей одинаков. Поэтому если мы с вами смотрим вместе на какую-то вещь, она отражается в нейронных сетях затылочной коры у меня и у вас одинаково. Вот что дальше будет, какой смысл каждый извлечет из полученной картины, – это зависит от образования, жизненного опыта и так далее, словом, от социальных факторов. Но зрительная основа образов у всех одна. 

Глава восьмая. Палитра

Когда в 1903 г. французский химик Луи Жан Люмьер (тот самый, который изобрел вместе со своим братом Огюстом кинематограф) решил заняться цветной фотографией, он ничего не знал о том, как устроена сетчатка курицы. И при всем при том почти буквально повторил в своем новом изобретении важную особенность ее конструктивной схемы (сетчатки, конечно, а не курицы).

У курицы, как и у многих птиц, и у некоторых видов черепах, природа поставила перед совершенно одинаковыми рецепторами сетчатки светофильтры – жировые клетки красного, оранжевого и зеленовато-желтого цветов. И еще бесцветные. А Люмьер брал зерна крахмала, окрашивал их в красный, зеленый и синий колеры, после чего посыпал этим трехцветным порошком фотопластинку.

 

Рис. 51. Одна из схем получения белого цвета. В реальности дело обстоит несколько сложнее...

Изобретатель руководствовался теорией цветового зрения, которую принято называть сейчас трехкомпонентной. Она ведет начало от речи «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее, в публичном собрании Императорской Академии Наук июля 1 дня 1756 года говоренное Михаилом Ломоносовым». Великий ученый сообщал слушателям: «Я приметил и через многие годы многими прежде догадками, а после доказательными опытами с довольною вероятностью утвердился, что природа эфирных частиц имеет совмещение с тремя родами действующих первоначальных частиц, чувствительные тела составляющих... От первого рода эфира происходит цвет красный, от второго – желтый, от третьего – голубой. Прочие цветы рождаются от смешения первых... Натура тем паче всего удивительна, что в простоте своей многохитростна, и от малого числа причин произносит (так и автора – В.Д.) неисчислимые образы свойств, перемен и явлений»».

Эта смелая мысль не была тогда по достоинству оценена научным миром. Лишь спустя полвека к ней обратился английский физик Томас Юнг. Он отметил, что идеи Ломоносова дали ему, выражаясь нынешним лексиконом, материал для размышлений.

Юнг оттолкнулся от самоочевидного факта: сетчатка сообщает мозгу о форме и цвете предметов (представления о более высоких мозговых структурах и их роли тогда еще находились в самом зачатке), а любая часть изображения может быть окрашена в любой, вообще говоря, тон. Как же глаз ухитряется видеть все многообразие красок? Неужели на любом кусочке сетчатки находится бесчисленное множество элементов, призванных реагировать каждый на свой цвет? Вряд ли: уж очень сложно, и тут к месту было вспомнить Уильяма Оккама с его принципом «не плодить лишних сущностей, кроме необходимых».

Вполне логичным поэтому выглядело такое предположение: ощущающих цвет клеток немного, но благодаря их совместной работе возникает ощущение бесконечного богатства красок. Три эфира, упомянутые Ломоносовым, трансформировались у Юнга в три цветоощущающих элемента сетчатки.

Детально это его предположение развил Гельмгольц в своем «Справочнике по психологической оптике», изданном в 1859...1866 гг. в Гейдельберге, где он читал физиологию студентам университета. После чего трехкомпонентная теория Юнга-Гельмгольца вполне утвердилась в науке о зрении.