Как мы видим то, что видим - Демидов Вячеслав Евгеньевич (читать книги бесплатно полностью без регистрации сокращений txt) 📗
А будет рассматривать обоими глазами человек ту же бабочку на дереве – мимикрия не поможет (оттого-то мы и знаем, кстати, что мимикрия насекомых существует). Благодаря параллаксу выпуклое тельце бабочки окажется представленным на обеих сетчатках по-разному, и объемность насекомого сразу бросится в глаза.
Рис. 65. Стереоскопические картинки Белы Юлеша. Если вы сумеете слить вместе по горизонтали пары этих картинок (для этого надо немного потренироваться, сводя глаза, – начните с нижней пары), то увидите, как пестрый квадратик выскочит из плоскости и повиснет над книжным листом. На этой особенности стереоскопического зрения основаны способы распознавания фальшивых денег
Известный биофизик Бела Юлеш, сотрудник компании «Белл Лэбретриз», продемонстрировал этот факт стереоскопического зрения очень изящным и простым опытом. Он взял два одинаковых фотоотпечатка текстуры, составленной из черных и белых точек, которые были разбросаны совершенно хаотически, случайно. Потом вырезал в центре каждого отпечатка по одинакового размера квадратику и сдвинул один вправо, другой влево, а образовавшиеся белые полосочки закрыл хаотической текстурой из точек. Получились две пестрые картинки, которые вы видите наверху.
Когда смотришь на них невооруженным глазом, вырезанные и смещенные квадратики увидеть невозможно, они спрятались в информационном «шуме» точек окружения. Однако стоит вставить картинки в стереоскоп или направить глаза в бесконечность, чтобы картинки слились. После небольшой тренировки это многим удается. Начните с того, что постарайтесь свести вместе два нижних, гладких квадрата и увидеть между ними еще один, слившийся, стереоскопический: над большим квадратом висит в воздухе маленький. Теперь медленно переведите глаза выше, и перед взором возникнет парящий над пестрым фоном пестрый же квадрат.
Открытие Юлеша заставило нейрофизиологов и психологов совершенно по-новому взглянуть на проблему стереоскопичности зрения. Оказалось, что мозг разыскивает с помощью нейронов коры некоторые одинаковые участки изображений в том и другом глазу, совершенно не интересуясь их осмысленностью и связью с общей картиной.
Как только такие одинаковые участки найдены (тут немедля на ум приходит гипотеза Глезера о кусочном квазиголографическом представлении образа в высших отделах мозга), им присваиваются метки «Находятся на таком-то расстоянии». Когда же все кусочки сольются в образ, в сознании возникает объемная сцена, зрительная картина, где одни предметы близко, а другие далеко, и куб отличается в профиль от круглой банки такого же размера.
Именно это свойство бинокулярного зрения использовал Гельмгольц (понятно, не подозревая о деталях нейрофизиологического механизма стереоскопии), когда предложил опознавать в стереоскопе фальшивые деньги. Как ни старается преступник, ему не под силу абсолютно точно, до долей миллиметра, скопировать рисунок банковского билета (тогда еще не существовало сверхвысокоточных лазерных сканеров и цветных принтеров). В стереоскопе ошибки «рукодельцев» немедленно всплывают над плоскостью бумаги, едва эксперт кладет рядом настоящую банкноту и поддельную.
А без стереоскопа: каким образом мозг отыскивает на сетчатке одинаковые участки изображений? На этот вопрос ответил Джон Петтигрю, работавший в Калифорнийском университете. Он открыл в затылочной коре кошки нейроны диспаратности (слово диспаратус по-латыни значит раздельный, обособленный). Термин говорит, что изображение на сетчатке правого и левого глаза выглядит чуть по-разному. Диспаратность тем больше, чем ближе к глазам находится предмет: оптические оси глазных яблок поворачиваются, сходясь в точке, привлекающей внимание, и все остальные точки оказываются по отношению к оптической оси диспаратными.
К каждому нейрону диспаратности приходят сигналы от обоих глаз: с правых сторон каждой сетчатки, как мы помним, информацию снимают нейроны левой затылочной коры, а с левых сторон – нейроны правой коры. То есть у любого такого нейрона существуют два рецептивных поля.
Рис. 66. Схема работы стереоскопического зрения (сверху) и нейрофизиологическая сеть с простыми и сложными зрительными полями, открытыми Джоном Петтигрю из калифорнийского университета
До тех пор, пока данный участок изображения не попал сразу на оба этих поля, нейрон диспаратности молчит. А как только поля сразу увидят одинаковый кусочек, нейрон возбуждается, дает сигнал в высшие отделы зрительной системы. Причем максимальный ответ нейрона будет только тогда, когда изображение очутится точнехонько посередине каждого поля. Петтигрю назвал такие поля простыми (вот они, на нижней картинке). Обнаружил он и более сложные поля, объединяющие в себе как бы множество простых. Такие сложные поля привязаны к нейронам коры, объединенным в модули. Нейроны диспаратности формируют модули двух типов: для наведения глаз в данную точку пространства и для измерения дальности до отдельных точек (вернее, маленьких кусочков) предмета.
Наведением заведуют модули, для которых все равно, в каком направлении движутся глазные яблоки. Нейроны этих модулей обладают огромными полями, в несколько градусов по диагонали (здесь и далее измерения на сетчатке). Несмотря на это, они реагируют на ничтожную разницу в диспаратности. У кошки эта разница меньше двух угловых минут. У человека, по-видимому, около десяти угловых секунд, потому-то и четкость стереозрения наша куда лучше кошачьей. У орла... С орлами, увы, еще никто не занимался этой проблемой.
Помните поля, находящиеся на периферии сетчатки и сигнализирующие, что где-то сбоку появилось что-то движущееся? По команде этих полей глаза поворачиваются на это «что-то». А модули наведения, составленные из нейронов диспаратности, как бы ставят перед взором бессчетное число плоскостей, делают «срезы» пространства, чтобы дать мышцам фокусировки хрусталика команду: предмет находится там-то.
Что же касается модулей для измерения дальностей отдельных точек предмета, то топография их полей на сетчатке иная.
Прежде всего, эти поля невелики по размеру.
Во-вторых, если модуль диспаратности находится в левой затылочной коре, то все его относящиеся к правому глазу поля (физически расположенные на правой сетчатке) довольно плотно наложены друг на друга в некоторой области задней стенки глаза, тогда как поля этого модуля, относящиеся к левому глазу, разбросаны по левой сетчатке. Причем разность координат тем больше, чем дальше расположена в пространстве линия, возбуждающая данный нейрон модуля. Иными словами, каждый нейрон модуля как бы знает, на какую линию (то есть находящуюся на каком расстоянии) должен реагировать.
Обратную картину продемонстрируют модули в правой затылочной коре. Наложенные друг на друга поля относятся к левому глазу, а разбросанные – к правому.
Благодаря работе гигантского множества таких полей мы и видим не только плоские контуры, но и линии поверхностей: по сути, сами эти поверхности, как угодно расположенные в пространстве. Очень интересно, что имеются нейроны, способные реагировать не только на линии, как в опытах Петтигрю, но и на структуры, составленные из случайно разбросанных, по Юлешу, точек. Это открытие сделал Г. Поджио из Медицинской школы университета Джона Гопкинса. Нейроны Поджио демонстрируют чрезвычайно высокую точность работы стереосистемы наших глаз.
Ведь в случайно сформированной картинке Юлеша много похожих или почти похожих участков, так что зрение, казалось бы, обязано ошибаться. Но этого не происходит. И так как речь идет об опознании (на досознательном уровне) изображений бессмысленных, но имеющих определенную статистику чередований темных и светлых пятен, логика наших рассуждений уже в который раз заставляет обратиться к кусочному квазиголографическому отражению увиденной картины...
