Станислас Деан - Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

Заполнение пустоты — это лишь одна из множества визуальных иллюзий, с помощью которых мы изучаем переход от бессознательного к сознательному. Давайте вкратце ознакомимся с другими парадигмами, имеющимися на вооружении у современных ученых.

Один из первых полезных контрастов между сознательным и бессознательным видением был получен в ходе изучения бинокулярного соперничества, интереснейшей борьбы, которая постоянно идет в нашем мозгу всякий раз, когда мы видим некий предмет двумя глазами.

Наше сознание совершенно не интересуется тем фактом, что у нас есть два глаза, взгляд которых постоянно перемещается. Мозг позволяет нам получить четкую картину мира в трех измерениях, однако скрывает от нашего внимания лежащие в основе этой картины сложнейшие операции. Оба наших глаза в любой момент видят внешний мир немного по-разному, и все же никакой двойной картины мы не наблюдаем. В естественных условиях мы попросту не замечаем, что картинок две, и сливаем их в единый и однородный визуальный образ. Мозг даже ухитряется использовать тот факт, что глаза у человека расположены на некотором расстоянии друг от друга и потому наблюдают одно и то же с разных точек. Английский ученый Чарльз Уитстон в 1838 году первым заметил, что за счет этого мозг фиксирует глубину наблюдаемого объекта и создает трехмерный зрительный образ.

И тут Уитстон задумался: а что будет, если поступающие в каждый глаз образы будут совершенно не схожи между собой? Допустим, один глаз видит лицо, а другой — дом. Что получится — изображения сольются? Или человек будет видеть две разные картинки одновременно?

Чтобы это выяснить, Уитстон построил аппарат, названный им стереоскопом. (Вслед за этим пришла мода на стереокартинки самого разнообразного толка — от изображения природы до порнографии. Стереокартинки стали популярны в Викторианскую эпоху, но пользовались успехом и позже.) Перед левым и правым глазом в аппарате располагались два зеркала, с помощью которых каждый глаз получал свою отдельную картинку (рис. 4). То, что при этом происходило, поразило Уитстона: если картинки были абсолютно разными (например, лицо и дом), взгляд не мог сосредоточиться на чем-то одном или объединить изображения. Вместо этого внимание зрителя хаотично переключалось с одного изображения на другое и обратно, причем переход происходил очень быстро. На несколько секунд появлялось лицо, потом лицо исчезало, и человек видел дом, и так далее — переключения происходили бесконечно и управлялись исключительно мозгом. Как заметил Уитстон, «представляется невозможным увидеть то или иное изображение по собственной воле». Похоже было скорее, что мозг, имея дело с двумя абсолютно разными стимулами, мечется между двумя возможными интерпретациями: лица и дома. Создавалось впечатление, что два разных образа конкурируют за сознательное восприятие — отсюда и термин «бинокулярное соперничество».

Бинокулярное соперничество — воплощенная мечта экспериментатора, поскольку представляет собой идеальный тест на субъективность восприятия: стимул постоянен, но наблюдатель сообщает, что видит все время разное. Более того, со временем одно и то же изображение меняет статус: то оно полностью видимо, то совершенно исчезает из сознательного восприятия. Что же происходит? Нейрофизиологи Дэвид Леопольд и Никос Логотетис сняли данные с нейронов зрительной коры головного мозга обезьян и первыми увидели, что происходит в мозгу с видимыми и невидимыми визуальными образами 15. Исследователи научили обезьян сообщать об увиденном с помощью рычага; продемонстрировали, что обезьяны, так же как люди, наблюдали полу случайную смену образов; и наконец, проследили за реакцией нейронов по мере перехода избранного ими образа в сознательное восприятие из бессознательного, и наоборот. Результаты были однозначны. На самых ранних этапах обработки информации, когда была задействована первичная зрительная кора, исполняющая для зрительных образов роль двери в мозг, многие клетки отражали объективные стимулы: посылаемые этими клетками импульсы зависели от изображений, имевшихся перед глазами, и не менялись, когда животное сообщало о смещении фокуса внимания. Когда обработка зрительного образа переходила на более высокий уровень, в так называемые высокоуровневые зрительные зоны, например зону V4 и нижневисочную кору, все большее число нейронов соглашалось с образом, который видело животное. Нейроны посылали мощный импульс, когда животное сообщало, что видит предпочтительный образ, и реагировали значительно слабее или даже совсем не реагировали, когда этот образ бывал подавлен. Так мы впервые наблюдали корреляцию деятельности нейронов с осознаваемым опытом (рис. 4).

Рисунок 4.Бинокулярное соперничество — интереснейшая оптическая иллюзия, открытая Чарльзом Уитстоном в 1838 году. Каждый глаз видит свою картинку, но сами мы в любое отдельное мгновение видим только одно изображение. Здесь перед левым глазом расположено изображение лица, а перед правым — изображение дома. Однако вместо того, чтобы видеть накладывающиеся друг на друга образы, мы воспринимаем изображения поочередно: то лицо, то дом, то опять лицо и так далее. Экспериментируя с обезьянами, Никос Логотетис и Дэвид Леопольд научили своих подопытных с помощью джойстика сообщать о том, что они видят, ученые продемонстрировали, что обезьяны также подвержены воздействию этой иллюзии, и зафиксировали характер возбуждения нейронов в мозгу у животных. На ранних этапах обработки зрительного образа в областях V1 и V2 большая часть нейронов отображала оба образа одинаково успешно и иллюзия не возникала. Однако на более высоких уровнях, например в НВ-коре (нижневисочной коре) и в ВВБ (верхней височной борозде), деятельность преобладающего числа клеток коррелировала с субъективным осознанием: по силе посылаемого нейронами импульса можно было понять, какой образ в данный момент видит испытуемый. Цифры указывают, какова доля этих нейронов в различных отделах мозга. Результаты этого беспрецедентного исследования заставляют предположить, что сознательное восприятие опирается в основном на деятельность высоких уровней ассоциативной коры головного мозга

Вплоть до сегодняшнего дня бинокулярное соперничество остается исключительно популярным средством доступа к нейронной машинерии, лежащей в основе осознанного опыта. Этой парадигме посвящены сотни экспериментов в самых разных вариациях. К примеру, с помощью новой методики «длительного проблескового подавления» мы теперь можем держать один из образов вне поля зрения постоянно — для этого достаточно непрерывно передавать в другой глаз цепочку из ярко раскрашенных прямоугольников, чтобы глаз видел только этот движущийся поток 16.