Волес Диксон - ДВАДЦАТЬ ВЕЛИКИХ ОТКРЫТИЙ В ДЕТСКОЙ ПСИХОЛОГИИ

В центре внимания данной главы находится новаторское исследование Дэвида Хьюбела и Торстена Визела, посвященное развитию зрительной системы кошки. Их работа не только была названа сообществом детских психологов 13-й среди наиболее революционных, но также принесла им в 1982 году Нобелевскую премию в области физиологии и медицины. Их исследование было революционным благодаря трем важным результатам. Во-первых, авторы установили, что индивидуальные клетки в зрительной коре кошачьего мозга реагируют на специфические паттерны визуальных сигналов. (Корой называют внешнюю поверхность головного мозга. Она состоит из странного на вид, волнистого, сморщенного вещества.) Эти корковые клетки реагировали, главным образом, на простые паттерны, например, на края и линии, расположенные под определенными углами. Но этот результат был, тем не менее, очень важным, поскольку он позволял получить определенное представление о нашей зрительной способности. До этих открытий нам было известно, что палочки и колбочки в глазу реагируют на свет, и что входящая визуальная информация, в конечном счете, направляется к зрительной коре через таламус; но было большой загадкой, как наш мозг собирает всю эту визуальную информацию воедино, создавая четкие, хорошо сформированные картинки всего того, на что мы смотрим.

Представьте себе эту проблему следующим образом. В каждом из наших глаз имеется около 120 млн палочек и около 6 млн колбочек. Поскольку и палочки, и колбочки являются разновидностями нервной клетки, всякий раз, когда палочка или колбочка улавливает свет, попадающий в глаз, она посылает нервный импульс в ту часть мозга, которая отвечает за обработку визуальной информации. Говоря о нервной системе, это означает, что в любой момент времени продуцируется целых 252 миллиона визуальных нервных импульсов. Разумеется, когда вы сидите и читаете эти слова, то не воспринимаете 252 миллиона различных световых точек. Вы воспринимаете четкий, целостный образ. Поэтому задача, которую было необходимо решить, состояла в следующем: каким образом мы начинаем с 252 миллионов различных нервных импульсов и приходим в итоге к восприятию только одной резко очерченной картинки! Хьюбел и Визел дали такой ответ: корковые клетки нашего мозга получают не единичные сигналы от палочек и колбочек, а реагируют только на паттерны сигналов. Это означает, что где-то в зрительной системе, после того как визуальные импульсы покидают палочки и колбочки, но еще не достигают зрительной коры, они каким-то образом объединяются и суммируются.

Второе открытие, сделанное Хьюбелом и Визелом, заключалось в том, что корковые клетки, которые обрабатывают визуальные импульсы, занимаются импульсами, приходящими от обоих глаз. Другими словами, авторы установили, что корковые клетки являются бинокулярными {bin — «два», ocular— «глаз»). Когда клетка мозга в зрительной коре воспринимает бинокулярные импульсы, это означает, что импульсы от глаза, находящегося на той же стороне тела (называемой ипсилатеральной стороной), объединяются с импульсами от глаза на другой стороне тела (называемой коитралатеральной). Бинокулярные клетки реагируют наиболее интенсивно, когда принимают бинокулярный сигнал. Это означает, что одиночная бинокулярная клетка фактически реагирует на два образа, один из левого глаза и один — из правого. Вы можете подумать, что бинокулярность расточительна по отношению к ценным возможностям нервного контура. В конечном счете, зачем дважды посылать одну и ту же визуальную информацию корковой клетке? Но в действительности бинокулярность очень адаптивна. Прежде всего она наделяет мозг способностью восприятия глубины. Когда мы смотрим на объект, в каждом глазу отображаются несколько иные образы объекта, в зависимости от его расположения в пространстве. Когда корковые клетки в мозге суммируют эту информацию, они получают определенные данные о том, насколько далеко в пространстве находится объект. Помимо того, что бинокулярность играет роль в восприятии глубины, по-видимому, полезно дать корковым клеткам две возможности распознавания объектов мира. Если визуальная информация не замечена одним глазом, велика вероятность, что другой сумеет ее уловить. Хьюбел и Визел также установили, что над бинокулярными корковыми клетками обычно доминирует или один или другой глаз. То есть один глаз обычно вызывает более интенсивную реакцию в корковой клетке, чем другой.

Третье важное открытие, сделанное Хьюбелом и Визелом, состояло в том, что корковые клетки группируются в зрительной коре в виде маленьких колонн. Выражаясь более профессиональ ным языком, можно сказать, что визуальные корковые клетки живут совместно в колоннообразной микроструктуре. Эти маленькие колонны визуальных корковых клеток расположены перпендикулярно к поверхности мозга. Чтобы понять, что это означает, представьте, что вы втыкаете в яблоко иголку под прямым углом. Часть иглы, которая вонзается в мякоть яблока, примерно соответствует тому, как колонны корковых клеток вытянуты под поверхностью мозга. Хьюбел и Визел также обнаружили, что все корковые клетки внутри определенной колонны реагируют на одни и те же простые паттерны. Это означает, что корковые клетки организованны территориально. Корковые клетки в колонне на одном участке зрительной коры реагируют на один тип визуального паттерна, а клетки в колоннах на других участках зрительной коры — на другие типы зрительных паттернов.

Но постойте. Я рассказываю вам конец истории, даже ее не начав. Давайте бросим более пристальный взгляд только на одну из составляющих того вклада, который внесли в данную область Хьюбел и Визел. В своей статье, опубликованной в 1963 году, они представили строгие данные о существовании очень ранней нервной организации — в зрительной системе котят двухнедельного возраста. Введение Хьюбел и Визел предлагают нам немногое в качестве введения к своему исследованию. Они фактически сообщают лишь то, что их целью «было определить возраст, в котором у корковых клеток появляются нормальные, зрелые рецептивные поля, и выяснить, существуют ли подобные поля у животных, на которых не воздействуют паттернами визуальной стимуляции». Под рецептивным полем исследователи понимают паттерн визуальных сигналов, на который реагирует отдельная корковая клетка. Ранее я упомянул, что индивидуальные корковые клетки реагируют на простые визуальные паттерны, такие как вертикальные линии или горизонтальные кромки, но чтобы стимулировать данную корковую клетку, паттерн должен находиться в определенном положении в зрительном поле. Например, если вы смотрите на что-то, и в верхней части образа имеется вертикальная линия, тогда эта вертикальная линия окажется в рецептивном поле корковых клеток, которые чувствительны к верхним частям образов. Но если вы смотрите на что-то, и вертикальная ли-гия находится в нижней части образа, тогда вертикальная ли ния окажется в рецептивном поле корковых клеток, которые чувствительны к нижним частям образов. Корковые клетки, которые реагируют на паттерны в верхних частях образов, не реагируют на те же самые паттерны, находящиеся в нижних частях образов. Две группы корковых клеток имеют разные рецептивные поля. Метод Участники