Елена Белова - Автостопом по мозгу. Когда вся вселенная у тебя в голове

Наверное, самой нашумевшей иллюзией такого типа стала фотография полосатого платья на пересвеченном фоне, которое люди воспринимали или как сине-черное на свету или как бело-золотое в тени. Этой иллюзии посвящено немало солидных научных статей — ученые пытались понять, почему люди видят платье на фотографии по-разному. Например, оказалось, что совы чаще видят платье сине-черным, а жаворонки — бело-золотым. Скорее всего, это связано с тем, какая схема освещения лучше знакома человеку и кажется более вероятной. Совы привычнее к электрическому свету, а жаворонки больше времени проводят на ярком солнце, поэтому они по-разному достраивают предпочтительный контекст для фото с платьем [8].

5. Наконец, мозг предсказывает будущее [9]. Глаз работает медленно, а мозгу нужно реагировать быстро. Сигналы от глаза поступают в мозг с запозданием: мы видим не то, что происходит сейчас, а то, что было 50–100 мс назад. А чтобы вовремя среагировать, нам нужно знать, что случится еще через 100–200 мс. Нервам и мышцам тоже требуется время, чтобы, например, отбить подачу ровно тогда, когда мяч окажется в зоне досягаемости (а информация от зрения еще только обрабатывается в сетчатке). Мозг действует, как королева из «Алисы в стране чудес»: все время стремится забежать вперед, чтобы не отстать слишком сильно.

Если мы видим линии в такой перспективе, как будто стремительно движемся, а горизонт и объекты вдоль нашего пути разбегаются по сторонам, мозг воспринимает происходящее на картинке как движение, поэтому он корректирует изображение так, как оно будет меняться на ходу. Это отлично срабатывает, когда мы несемся вперед, и видимый мир действительно меняется, как и предсказывалось. На статичном рисунке эти исправления выглядят странновато, но мозг автоматически подправляет картинку — ему так привычнее.

Слух играет в жизни человека особую роль, потому что люди разговаривают — обмениваются сведениями и впечатлениями, используя язык и способность уха воспринимать и моментально расшифровывать звуки речи собеседника. Когда человек говорит, воздух из его легких проходит через гортань с голосовыми складками и заставляет их вибрировать. Такие же вибрации издают и другие звучащие объекты — музыкальные инструменты, скрипящие двери, сталкивающиеся бильярдные шары, разбивающиеся тарелки и падающие на пол ножи и вилки. Эти механические колебания воздуха мы и воспринимаем как звуки.

С точки зрения слушателя звук можно описать как громкий или тихий и как низкий или высокий: на языке физических процессов им соответствуют амплитуда и частота колебаний воздуха.

Человеческое ухо способно слышать звуки в широком диапазоне частот — от 20 до 20 000 [17] Верхний порог слышимости с возрастом постепенно падает: дети могут слышать звуки частотой до 20 000 Гц, однако для взрослых людей эта граница сдвигается к 14–16 000 Гц [1]. — Прим. авт. Гц, при этом звуки человеческой речи попадают в диапазон 100–10 000 Гц.

Амплитуда колебаний соответствует громкости, которая оценивается в децибелах. Встретившись с препятствием, воздушная волна будет давить на него с определенной силой, и это давление можно измерить и перевести в децибелы. Децибелы (дБ) — логарифмическая шкала: увеличивая давление на барабанную перепонку в десять, сто и тысячу раз, мы будем получать усиление громкости на 10, 20 и 30 дБ. Комфортная для нашего уха громкость звуков находится в диапазоне 50–60 дБ, 20–30 дБ — это очень тихие звуки, а 120–130 дБ — чрезвычайно громкие, вызывающие боль в ушах и повреждающие слуховой аппарат.

Чтобы мы могли что-то услышать, то есть чтобы мозг смог воспринять и интерпретировать волны, распространяющиеся по воздуху вокруг нас, механические колебания воздуха нужно преобразовать в электрические импульсы, которые через несколько промежуточных станций смогут попасть в первичную слуховую кору. Откровенно говоря, чтобы преодолеть этот путь и, скажем, превратиться из пара, выходящего через щель в металлической нахлобучке, в свист закипевшего чайника у нас в мозге, ему предстоит пройти множество превращений.

Среднее ухо

Первоначально воздушные волны пролетают через ушную раковину и наружный слуховой проход и с разбегу сталкиваются с барабанной перепонкой — тонкой пленочкой, отделяющей наружное ухо от среднего. Удар воздуха о перепонку приводит в движение три слуховые косточки: прикрепленный к перепонке молоточек толкает наковальню, наковальня передает удар дальше на стремя, а стремя, словно поршень, посылает колебания на овальное окно, за которым уже находится внутреннее ухо.

Система рычагов в среднем ухе работает как специализированный отдел по усилению сигналов: она может усиливать колебания, улавливаемые барабанной перепонкой, в 20 раз [6].

Строение уха

Из среднего уха воздух может проходить в носовую полость через евстахиеву трубу. Обычно этот проход закрыт клапаном, но иногда он может открываться. Это происходит, когда давление снаружи сильно меняется (например, когда человек летит в самолете), и из-за сильного перепада давления воздуха в наружном и среднем ухе барабанная перепонка слишком растягивается, вызывая сильную боль в ухе. Если в этот момент зевнуть или сглотнуть, клапан в евстахиевой трубе откроется, и избыточное давление на барабанную перепонку исчезнет.

Удивительная особенность среднего уха в том, что оно может менять коэффициент усиления между барабанной перепонкой и овальным окном, помогая нам адаптироваться к громким звукам. К молоточку и наковальне прикрепляются миниатюрные мускулы; в напряженном состоянии они могут сдерживать толчки между слуховыми косточками, придавая всей системе дополнительную жесткость. При этом низкие звуки ослабляются сильнее, чем высокие. Благодаря такой особенности мы можем слышать собеседника даже там, где очень шумно (звуки шума чаще всего более низкочастотны, чем голос). Этот же механизм включается, когда мы говорим сами: благодаря этому мы слышим свой голос более приглушенно, чем любые другие звуки той же громкости поблизости.

Очень громкие звуки действительно способны повредить наш слуховой аппарат.

Кроме того, этот механизм помогает нам защитить слух: слишком громкие звуки могут чисто механически повреждать нежные ткани внутреннего уха, а мышечный рефлекс в среднем ухе старается уберечь чувствительные клетки от повреждений. К сожалению, чтобы привести в действие защитный механизм, нужно время: речь идет о промежутках около 1/10 секунды, но даже этого времени достаточно, чтобы внезапный грохот (например, выстрел или взрыв) смог повредить внутреннее ухо. В крайних случаях человек может полностью потерять слух. Это называется баротравмой.