Дэвид Иглмен - Мозг: Ваша личная история

В настоящее время, через тринадцать лет после операции, Майк с трудом читает слова на бумаге и различает выражения лиц людей. Когда ему требуется уточнить свое несовершенное зрительное восприятие, он использует для проверки информации другие органы чувств: дотрагивается до предмета, поднимает его, слушает. Это сравнение ощущений характерно для маленьких детей, чей мозг познает окружающий мир.

Когда младенец протягивает руку и дотрагивается до предмета перед собой, он не только исследует его текстуру и форму. Эти действия необходимы для того, чтобы научиться видеть. Идея, что движения нашего тела необходимы для зрения, может показаться странной, однако ее изящное доказательство было продемонстрировано в 1963 г.

Ричард Хелд и Алан Хейн, исследователи из Массачусетского технологического института, поместили двух котят в цилиндр с полосатыми стенками. Оба котенка получали зрительную информацию от движения внутри цилиндра. Но между их восприятием имелось одно важное отличие: первый котенок гулял свободно, а второй находился в корзинке, прикрепленной к центральной оси цилиндра. В результате оба котенка видели одно и то же – полосы, перемещавшиеся для обоих животных с одинаковой скоростью. Если бы зрение определялось только достигающими глаз фотонами, зрительные системы котят развивались бы одинаково. Но результат удивил исследователей: нормальное зрение развилось только у того котенка, который мог свободно двигаться. Тот, что сидел в корзинке, так и не научился правильно видеть; его зрительная система должным образом не развилась.

Внутри цилиндра с вертикальными полосами один котенок ходил, а второго возили. Оба получали одинаковую зрительную информацию, но только тот, который двигался сам и мог соотносить свои движения с изменением зрительной информации, научился правильно видеть.

Зрение не ограничивается интерпретацией фотонов зрительной зоной коры мозга – поступающие в мозг сигналы воспринимаются всем телом. Они могут обрести смысл только в результате обучения, которое требует соотнесения этих сигналов и с информацией о наших действиях и сенсорных последствиях этих действий. Это единственный способ обучить мозг правильно интерпретировать поступающие по зрительному каналу данные.

Если человека с самого рождения лишить возможности взаимодействовать с окружающим миром и с помощью обратной связи определять значение сенсорной информации, теоретически он никогда не научится видеть. Когда младенцы ударяются о решетку кроватки, грызут игрушки и играют с кубиками, они не просто исследуют мир, но тренируют свою зрительную систему. Запертый в темноте, их мозг узнает, каким образом действия в отношении окружающего мира (повернуть голову, потянуть за это, отпустить то) изменяют сенсорные сигналы, которые он получает в ответ. В результате этих разнообразных экспериментов тренируется зрение.

Зрение кажется таким естественным, что нам трудно осознать, какие усилия прилагает мозг для его обеспечения. Чтобы приоткрыть завесу тайны над этим процессом, я полетел в город Ирвайн, штат Калифорния. Мне захотелось увидеть, что происходит с моей зрительной системой, когда она не получает ожидаемых сигналов.

Доктор Алисса Брюэр из Калифорнийского университета исследует степень адаптируемости мозга. Она снабжает участников эксперимента призматическими очками, которые меняют местами левую и правую сторону окружающего мира, и изучает, как справляется с этой ситуацией зрительная система.

Ясным весенним днем я надел призматические очки. Мир перевернулся – предметы, которые находились от меня справа, теперь казались расположенными слева, и наоборот. Когда я пытался определить, где стоит Алисса, зрительная система говорила мне одно, а слух – другое. Мои ощущения не совпадали. Когда я протягивал руку, чтобы взять какой-то предмет, изображение руки не совпадало с положением, на которое указывали мышцы. После двух минут в очках я взмок от пота и почувствовал тошноту.

Призматические очки переворачивают окружающий мир, так что становится чрезвычайно трудно выполнить простые действия, например налить воду в чашку, взять предмет или пройти в дверь, не стукнувшись о косяк.

Мои глаза функционировали и передавали информацию об окружающем мире, но поток визуальных данных не согласовывался с другими потоками данных. Это стало огромной нагрузкой для мозга. Словно я заново учился видеть.

Я знал, что трудности, связанные с ношением очков, – явление временное. Другой участник эксперимента, Брайан Бартон, не снимал призматические очки уже неделю. И похоже, его не мучила тошнота. Чтобы сравнить наши уровни адаптации, я вызвал его на кулинарный поединок. Мы должны были разбить яйца в миску, высыпать туда смесь для кексов, размешать тесто, разлить по формочкам и поставить в духовку.

Поединок вышел неравным: кексы Брайана, извлеченные из духовки, были абсолютно нормальными, а бо́льшая часть моего теста засохла на столе или размазалась по противню. Брайан без особого труда ориентировался в окружающем мире, тогда как я оставался практически беспомощным. Мне приходилось сознательно управлять каждым движением.

Очки позволили мне почувствовать необходимые для обработки зрительной информации усилия, которые мы обычно не замечаем. Утром, до того как я надел очки, мой мозг мог воспользоваться многолетним опытом взаимодействия с окружающим миром. Но после простого переворачивания сенсорного сигнала прошлый опыт оказался бесполезным.

Я знал: чтобы сравняться в ловкости с Брайаном, мне понадобится еще несколько дней взаимодействия с окружающим миром – протягивать руку и брать предметы, следить за тем, откуда доносятся звуки, обращать внимание на положение рук и ног. Попрактиковавшись, мой мозг привыкнет к противоречивым сигналам от органов чувств точно так же, как за семь дней привык мозг Брайана. Мои нейронные сети научатся понимать, как разные потоки данных, поступающие в мозг, соотносятся с другими потоками данных.

Брюэр сообщает, что через несколько дней, проведенных в очках, у людей развивается внутреннее чувство, позволяющее отличить новые «лево» и «право» от старых. Через неделю испытуемые уже нормально двигаются, как Брайан, и забывают о новых и старых «лево» и «право». Их пространственная карта мира меняется. Через две недели они могут без труда читать и писать, ходят и берут предметы так же ловко, как и люди без очков. За такой короткий промежуток времени они справляются с перевернутым потоком информации.