Андрей Безукладников

«Зрение начинается с глаз. Глаза человека имеют две составляющих — систему линз и систему распознавания. Через роговицу, прозрачную оболочку передней части глаза, световые лучи попадают на хрусталик, который фокусирует их на сетчатке, внутренней оболочке глаза, выстилающей глазное дно. Хрусталик функционирует так же, как объектив фотоаппарата, но в отличие от объектива, изготовленного из стекла и пластика, хрусталик — это живая ткань, состоящая из длинных, тонких лентовидных клеток — волокон хрусталика. Эти волокна соединяются с мышцей, расположенной по периферии хрусталика. Когда эта мышца сокращается, хрусталик уплощается, что позволяет менять фокальное расстояние.

Свет, который попадает в глаз, с помощью хрусталика проецируется на сетчатку, и именно здесь начинается преобразование физического образа в мысленный. Свет воздействует на особые клетки — фоторецепторы. Они содержат особый пигмент, который поглощает энергию фотонов и преобразует ее в электрические импульсы. Существует два вида фоторецепторов — палочки и колбочки, — именно такой вид они имеют под микроскопом. Палочки имеют большую площадь поверхности и чувствительны даже к небольшому количеству света, именно они дают нам возможность видеть в темноте. Поверхность колбочек гораздо меньше и не столь чувствительна. Они сосредоточены в центральной части сетчатки и тесно прижаты друг к другу. Такое расположение колбочек позволяет ясно различать мельчайшие детали. Кроме того, они содержат три разных пигмента, и соотношение концентрации этих пигментов в отдельной колбочке определяет гамму цветов, на которые она реагирует.

Все, что описано выше, говорит о том, что глаз функционирует почти так же, как цифровая фотокамера. Но в отличие от фотокамеры фоторецепторы сетчатки — светочувствительного элемента глаза — распределяются неравномерно. Поскольку тесно прижатые друг к другу колбочки сосредоточены в центральной части сетчатки, а палочки располагаются по периферии на некотором расстоянии друг от друга, наша способность различать детали снижается, когда предмет удаляется от центра перспективы. Поэтому еще до того, как фоторецепторы передадут электрические сигналы в мозг, изображение разбивается на фрагменты таким образом, что в первую очередь в мозг поступают сигналы о том, что находится в центре поля зрения. Чтобы выстроить мысленный образ того, что вас окружает, вам приходится перемещать взгляд. Ваш мозг отслеживает увиденное и восполняет пробелы с помощью догадок, которые обычно весьма эффективны. Однако иногда мозг делает ошибочные допущения, и эти догадки оказываются несостоятельными. Оказывается, именно алгоритмы таких догадок мешают мыслить нешаблонно.

На сетчатке глаза есть слепое пятно. Это феномен, характерный исключительно для людей и других приматов. Такого пятна нет ни у собак, ни у кошек. Фоторецепторы человеческого глаза через синапсы связаны с тонким слоем нейронов. Этот слой нейронов осуществляет первичную обработку изображения, а затем передает соответствующие сигналы в мозг через зрительный нерв. Зрительный нерв представляет собой пучок нервных волокон, которые связаны со всеми нейронами сетчатки. Поскольку эти волокна собраны в одном месте и проходят через отверстие в сетчатке, фоторецепторы в этом месте отсутствуют. Данная зона нечувствительна к свету и называется слепым пятном. Но хотя в сетчатке глаза есть отверстие, в нашем поле зрения нет черного пятна. Это объясняется тем, что мозг восполняет пробелы в том, что мы видим, с помощью догадок.

Фоторецепторы передают электрические сигналы на тонкий слой нейронов, которые немедленно начинают преобразовывать первичное изображение, спроецированное на сетчатку. Еще до того как эти сигналы поступают из глаза в мозг, они уже изменены настолько, что не являются точным отражением мира. Эти нейроны, которые называются ганглиозными клетками сетчатки, выполняют две основные функции: во-первых, принимают визуальную информацию от фоторецепторов и передают ее в мозг, а во-вторых, контролируют приток информации.

Ганглиозные клетки сетчатки, чувствительные к интенсивности света, попадающего на сетчатку, регулируют объем данных на выходе таким образом, чтобы он не выходил за установленные пределы. Эти клетки увеличивают приток информации для ночного зрения и уменьшают его при дневном свете. Кроме того, ганглиозные клетки сетчатки ограничивают скорость, с которой визуальная информация поступает в мозг. Измеряя частоту возбуждения ганглиозных клеток и определив количество таких клеток во внутреннем слое сетчатки, мы можем определить пропускную способность человеческого глаза. Она составляет примерно 1 Мб/с, то есть примерно равна скорости кабельного модема.

Пройдя по зрительному нерву, электрические импульсы через синапс поступают в таламус или зрительный бугор — часть мозга размером с плод лайма — а затем передаются в кору головного мозга, где происходит их преобразование и формируется мысленный образ. Интересно, что топография участков коры головного мозга, которые отвечают за зрение, хорошо известна. Первичная обработка зрительной информации осуществляется в затылочной зоне коры головного мозга. Этот довольно крупный участок занимается исключительно первичной обработкой визуальных сигналов, и в его названии — зона V1 — нет ничего неожиданного. Электростимуляция нейронов в зоне V1 приводит к появлению так называемых фосфенов, зрительных ощущений, возникающих у человека без воздействия света на глаз. Если вы ударитесь затылком, из глаз у вас посыплются «искры», — такую реакцию вызывает электрический разряд нейронов в зоне V1. Эта зона точно воспроизводит структуру сетчатки, и каждый участок последней имеет соответствующий участок в зоне V1. Нейроны этой зоны обрабатывают поступающую информацию и определяют основные характеристики изображения, в том числе расположение его границ, его ориентацию по отношению к горизонтали, и различия между тем, что видит правый и левый глаз, — последнее представляет собой составную часть восприятия глубины пространства.»

Грегори Бернс «Разрушители стереотипов»