Ричард Грегори - Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия

B основную задачу этой книги не входит анализ электрической или какой-либо другой активности мозга. Книга посвящена явлениям восприятия и экспериментальным исследованиям, целью которых является изучение различных аспектов восприятия. В конечном счете эти исследования сомкнутся с физиологическими работами, и, когда это произойдет, мы придем к более глубокому пониманию работы глаза и мозга.

Известно, что существует примитивное скотоводческое племя, в языке которого нет слова «зеленый», однако есть шесть слов для обозначения разных оттенков красного. Люди этого племени, занимающиеся различными ремеслами, вкладывают в каждое из них специфическое значение. Прежде чем перейти к рассмотрению проблемы восприятия яркости и цвета, мы остановимся на минуту, чтобы уточнить некоторые понятия, подобно тому как плотник не приступит к работе, пока не отточит свои инструменты.

Мы говорим об интенсивности света, раздражающего глаз; это качество светового раздражителя дает ощущение яркости. Интенсивность — это физическая энергия света, которая может быть измерена с помощью различного рода фотометров, включая хорошо известный фотографам экспонометр. Яркость — это субъективное ощущение интенсивности света. Мы уверены, что знаем, что имеет в в виду человек, говоря: «Какой яркий день!» Он имеет в виду не только то, что он может фотографировать на малочувствительную пленку, но также и то, что он испытывает слепящее ощущение. Это ощущение — только грубое отражение интенсивности света, доходящего до глаза.

Когда мы говорим о восприятии цвета, мы, собственно, говорим не столько о цветах, сколько об оттенках. Это делается попросту для того, чтобы избежать трудности, так как в самом деле под «цветами» мы имеем в виду те ощущения, которые могут быть обозначены словом «красный» или «синий». Таким образом, специалисты говорят скорее о «спектральных оттенках», чем о «спектральных цветах», однако в этом не всегда есть необходимость. Гораздо важнее различие между интенсивностью ж яркостью.

Другое важное различие, которое следует делать, это различие между цветом как ощущением и цветом как длиной волны (или группой длин волн), доходящей до глаза. Строго говоря, свет сам по себе не окрашен: он вызывает ощущение яркости и цвета, однако только при наличии соответствующего глаза и нервной системы. Язык специалистов смешивает эти понятия: мы говорим иногда об «окрашенном свете», например, о «желтом свете», хотя это неточно. Правильнее было бы говорить о свете, который обычно вызывает ощущение, обозначаемое большинством людей как «желтое».

Не пытаясь объяснить, каким образом физические качества — интенсивность и длина волны света — вызывают различные ощущения (в конечном счете мы еще не знаем, как ответить на этот вопрос), мы должны отчетливо представить себе, что без соответствующей нервной системы не было бы яркости и цвета. Пока не возникла жизнь, все было безмолвно, хотя горы рушились.

Наиболее простым из зрительных ощущений является ощущение яркости. Нельзя описать это ощущение. Слепой человек ничего не знает о нем, но для остальных людей мир создается через яркость и цвет. Противоположное ощущение темноты такое же сильное — мы говорим о «плотной стене темноты, которая давит на нас», однако для слепого это ощущение просто не существует. Ощущение, возникающее при отсутствии света, и есть ощущение темноты, слепой же полностью лишен зрительных ощущений. Мы ближе всего подошли бы к описанию мира слепых, у которых нет ощущения яркости и темноты, представив себе то, что находится позади нашей головы. Мы не ощущаем темноты позади нас, мы не ощущаем ничего, а это совсем другое.

Яркость не просто ощущение интенсивности света, раздражающего сетчатку. Ощущение яркости, возникающее при данной интенсивности, зависит от степени адаптации глаза, а также от целого ряда различных сложных условий, определяющих явление контраста объектов пли пятен света. Иными словами, яркость — это функция не только интенсивности света, попадающего на определенный участок сетчатки в данный момент, но также функция интенсивности света, который возбуждал сетчатку в недавнее время, как и функция интенсивности света, падающего на другие участки сетчатки.

Рис. 6, 1. Явление одновременного контраста. Та часть серого круга, которая находится на черном фоне, кажется несколько светлее, чем другая, расположенная на белом фоне. Этот эффект усиливается, если на границе белого и черного фона на круг положить тонкую нить.

Если глаз находится некоторое время в темноте, он становится более чувствительным, и данное освещение начинает казаться более ярким. Эта так называемая темновая адаптация возникает в течение первых нескольких минут пребывания в темноте. Палочковые и колбочковые рецепторные клетки адаптируются с различной быстротой: адаптация колбочек завершается в пределах семи минут, в то время как адаптация палочек продолжается в течение часа или больше. Это можно видеть на рис. 6, 2, который показывает, что существуют две адаптационные кривые: одна — для палочек, другая — для колбочек. Можно сказать, что в глазу имеются две переплетающиеся друг с другом сетчатки.

Рис. 6, 2. Увеличение чувствительности глаза в темноте, известное под названием темновая адаптация. Заштрихованная кривая показывает ход адаптации колбочек, черная — ход адаптации палочек; последняя протекает медленнее, но приводит к большей чувствительности глаза. При тусклом освещении функционируют только палочки, в то время как при ярком свете, когда активны колбочки, они, вероятно, затормаживаются.

Механизмы темновой адаптации становятся более понятными благодаря остроумным и технически блестящим экспериментам английского физиолога Раштона. В течение многих лет предполагалось, что адаптация является результатом регенерации зрительного пигмента глаза, который «обесцвечивается» при воздействии света; это «обесцвечивание» каким-то неизвестным пока еще образом вызывает стимуляцию фоторецепторов, после чего электрический сигнал передается в зрительный нерв. Фотохимический родопсин был извлечен из глаза лягушки, и его плотность при воздействии света была измерена во время «обесцвечивания» и при регенерации. Эти данные были сопоставлены с кривыми темновой адаптации человеческого глаза, которые приведены на рис. 6, 2. И действительно, они почти совпадают друг с другом, что указывает на существование тесной связи между фотохимией родопсина и изменяющейся чувствительностью палочкового аппарата глаз. По-видимому, яркость ощущения должна быть связана с количеством фотохимического родопсина, «обесцвечиваемого» под воздействием света. Смысл работы Раштона состоит в том, что он произвел измерение плотности фотохимического родопсина непосредственно в живом глазе во время темновой адаптации или во время воздействия какого-либо окрашенного света, который он применял в опыте. В сущности, методика этого опыта заключается в том, что глазу предъявляется короткая вспышка света и с помощью высокочувствительного фотоэлемента измеряется количество света, отраженного от глаза. Сначала казалось невозможным сделать это с человеческим глазом, так мала масса отраженного света в связи с почти полной абсорбцией света фотохимическими элементами ы черным пигментом, расположенным позади рецептором; поэтому экспериментатор использовал глаз кошки; задний отражающий слой сетчатки (tapetum) служил зеркалом для отражения света на фотоэлемент. Этот метод оправдал себя в эксперименте на кошачьем глазе, и Раштону затем удалось так его усовершенствовать, что он стал достаточно чувствительным, чтобы улавливать и измерять очень слабый свет, отражаемый от человеческого глаза. Он нашел, что по мере адаптации происходит «обесцвечивание» фотохимического вещества, причем отношение между энергией света и массой обесцвечиваемого фотохимического вещества выражается логарифмической зависимостью. Таким образом, он открыл механизм действия светочувствительного пигмента.