"Существуют многочисленные примеры жестких и с неизбежностью происходящих ассоциаций идей, причиной которых является частое повторение связей... так возникает, например, связь между словом, составленным из букв, звучанием и значением этого слова... Факты, подобные названному, показывают глубочайшее влияние опыта, тренировки, привычки на наше восприятие".
Рис. 11. Поверхность с четко выраженной фактурой снята под некоторым углом по отношению к вертикали. При рассматривании фотографии неизбежно возникает впечатление наклонной поверхности кирпичей, но отнюдь не страницы. Эта двойственность - часть парадокса, который представляют собой картины
Изучение электрической активности участков сетчатки в глазах лягушки показало, что далеко не все характеристики паттернов стимуляции находят свое отражение в активности нервных клеток, а это значит, что в мозг передаются лишь немногие характеристики стимула. Сигналы к мозгу пойдут, если изменится интенсивность стимулирующего света, причем одни клетки просигнализируют включение, другие - выключение света, третьи сработают при любых изменениях интенсивности (первые называются "он-рецепторами", вторые - "офф-рецепторами", третьи - "он-офф-рецепторами"). Рецепторы, сигнализирующие об изменении интенсивности, служат, вероятно, и для сигнализации движения, а это жизненно важно для лягушки
- она должна обнаруживать и ловить мух. Впрочем, это важно для всех животных: движение, как правило, сигнализирует о появлении потенциальной пищи или об опасности.
Уже на первой ступени восприятия - в сетчатке - мы обнаруживаем нервные механизмы, реагирующие на особые паттерны с различными временными и пространственными характеристиками. В очень интересной статье "Что глаз лягушки рассказывает мозгу лягушки" Леттвин, Матурана, Маккаллох и Питтс определяют несколько специфических механизмов, реагирующих на различные паттерны. Глаз выделяет движение (объектов), изменение освещенности и то, что можно назвать "степенью округленности". Появление маленькой черной тени вызывает сильную импульсацию; в ответ пробуждается рефлекс ловли. Этот рефлекс подобен выстрелу, который происходит при нажиме на спусковой крючок: лягушка выбрасывает язык в направлении "мухи" мгновенно - время не тратится ни на какую "переработку зрительной информации" мозгом. Кстати, мозг лягушки получает от глаз очень немного информации о паттернах. Вообще с развитием мозга в процессе эволюции строение глаз становится проще и в то же время от них поступает в мозг все больше информации. Ретина - не просто слой светочувствительных клеток, это также "вспомогательная вычислительная машина", в которой происходит предварительная переработка информации - подготовка к мозговой работе. Что же касается жизненно важной информации, например о движении, то она от сетчатки передается непосредственно к органам движения; это особенно характерно для хорошо развитых глаз (например, глаз кролика); очень вероятно, что то же самое есть и у человека.
Лет десять назад два американских нейрофизиолога- Д. Хьюбель и Т. Визель - сделали поистине основополагающее открытие. Они обнаружили, что различные зрительные сигналы, соответствующие разным паттернам стимуляции, вызывают реакцию различных клеток мозга. Это открытие было сделано с помощью микроэлектродов, введенных в зрительную зону коры головного мозга (в так называемую стриарную зону, расположенную в затылочной части мозга) кошки. Оказалось, что одни клетки реагируют только на движение в каком-то одном, определенном направлении, другие - только на линии, ориентированные определенным образом, третьи - только на ломаную линию. В исследованной части поверхности коры головного мозга распределение активности нервных клеток приблизительно совпадает с пространственным распределением стимуляции на сетчатке - как бы некая грубая "карта" границ электрической активности проецируется из сетчатки на поверхность затылочных зон коры головного мозга, но в глубине коры это пространственное соответствие уже не обнаруживается, и ответом на подробный сетчаточный паттерн является электрическая активность небольшого числа мозговых клеток.
Рис. 12. Один из своих основных экспериментов Д. Хьюбель и Т. Визель провели на одиночных клетках зрительной коры головного мозга кошки. Здесь показана электрическая активность одной клетки, возникающая в ответ на изменения простого зрительного раздражителя - линии, ориентированной под разными углами к горизонтали. Глаз кошки видит линию (серую), и в данной клетке мозга возникают разряды (спайки активности) в зависимости от ориентации этой линии
В одной из следующих работ Хьюбель и Визель показали, что информация о различных паттернах стимуляции скапливается в так называемых колоннах, ориентированных перпендикулярно ясно видимым слоям стриарной зоны. Сами функциональные
колонны невидимы глазом и были открыты с помощью тонких методических приемов. По-видимому, колонны представляют собой решение давней проблемы - как связываются в мозге три пространственных измерения, а также цвет, движение и другие предметные характеристики. Прежнее простое представление плоского "картографического" типа оказалось недостаточным, потому что ему не хватало размерностей, отражающих в совокупности нечто большее, чем просто три пространственных измерения внешних объектов, - ведь сам мозг тоже представляет собой трехмерный пространственный объект.