Вячеслав Демидов - Как мы видим то, что видим [издание 3-е , перераб. и доп.]

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...

Модули, открытые Петтигрю, стали важным аргументом в давнем споре физиологов.

Сторонники одной схемы считали, что объемность – результат оценки мозгом сигналов от мышц, когда мы бродим взором по пространству, фокусируя глаза с одного предмета на другой. Мышцы. дескать, сводят оптические оси глаз, чтобы изображение не двоилось, – вот мозг и получает от этих мышц сигнал о дальности той или иной точки.

Защитники другой гипотезы утверждали, что вначале должен быть сигнал о положении предметов в пространстве. И только потом уж сформируется команда, куда повернуть глаз, на какую точку его фокусировать. В пользу второй гипотезы говорил доказанный Глезером еще в 1959 г. факт: на глаз человек оценивает расстояние в 30, а то и в 50 раз точнее, чем позволяет мышечное чувство. Еще один аргумент – известное каждому умение видеть объемно окружающую обстановку после удара молнии. Вспышка, как уже говорилось, столь коротка, что мышцы никак не смогут сработать, однако объемность пространства воспринимается, тем не менее, совершенно отчетливо.

Модули Петтигрю резко усилили позицию сторонников второй гипотезы. Действительно, в темноте, перед вспышкой, глаза направлены в бесконечность, таково уж свойство зрительной системы. Но как только полыхнет, нейроны диспаратности сразу отмечают расположение предметов, дают сигналы об их объемности. На это им вполне достаточно времени.

Однако в любом случае полный, объемный образ сформируется только после того, как полушария обменяются сведениями. Люди с рассеченным мозолистым телом не в силах построить стереоскопическое изображение. Они видят двумя глазами, но о глубине пространства судят только по вторичным признакам.