Нейрофизиологические основы восприятия

Физиологическим механизмом восприятия является комплексная аналитико-синтетическая деятельность анализаторов – образование комплексных условных рефлексов на комплексные раздражители.

В зрительном аппарате человека взаимодействуют две системы. Одна из них выделяет в объекте отдельные фрагменты, другая – составляет из установленных подобразов целостное изображение.

Возможная неполнота целостного образа заполняется хранящимися в памяти текстурами. (Поэтому мы видим контуры даже там, где они не прочерчены, а только возможны.)

Для опознания ситуации мозг хранит готовые обобщенные схемы (фреймы – "скелеты"). Первоначально схватывая ситуацию, мы стремимся затем заполнить ячейки актуализированного фрейма – и наши глаза ищут соответствующую детализацию.

В формировании перцептивного образа левое и правое полушария мозга осуществляют различные функции. Сенсорная сторона восприятия обслуживается правым, а категориальная, смысловая его сторона – левым полушарием мозга.

Триста лет назад английский философ Джон Локк в своем трактате "Опыт о человеческом разуме" утверждал: "Человеческий мозг от рождения – чистая доска; на ней чертит свои узоры мир, который мы воспринимаем своими органами чувств. Наш учитель – опыт. Нет ничего выше опыта и ничего, что могло бы его заменить". Но уже современник Локка немецкий философ и математик Готфрид Лейбниц возразил Локку: "Да, верно, все доставлено разуму органами чувств... за исключением самого разума". Нуждается ли наше зрение в связи с другими органами чувств, в опытном научении посредством осязания? Уже новорожденные цыплята, не имеющие никакого жизненного опыта, клюют все, что похоже на зерно (например, шарики) и игнорируют предметы, непохожие на зерна (например, пирамиды и треугольники). Однодневные цыплята хорошо отличают ястреба от других птиц. Наряду с этим в многочисленных экспериментах показано, что длительная депривация зрительного анализатора сразу после рождения животного вызывает у него значительные поведенческие аномалии. А когда немецкий врач Макс фон Зендем удалил катаракту нескольким слепорожденным детям, то оказалось, что долгое время для этих детей видимый мир не имел смысла – привычные предметы они узнавали исключительно на ощупь. Только в повседневной зрительной практике развиваются природные возможности зрительного анализатора и он становится основным информационным каналом человеческого мозга, во многих случаях являясь "учителем" других органов чувств. (Сделайте так называемый "японский замок": скрестив руки, наложите ладонь правой руки на ладонь левой так, чтобы большие пальцы рук оказались внизу, и выверните эту "конструкцию" вовнутрь–так, чтобы большие пальцы рук оказались сверху. В этом непривычном положении рук вы не сразу пошевелите пальцем правой (или левой) руки: вам захочется зрительно определить, где ваша соответствующая рука.)

Роль зрения велика. Какова же его природная первооснова? Уже после нескольких часов от рождения младенцы охотнее рассматривают пестрые объекты, чем однотонные; изгибы линий в контурах предметов вызывают у них большее внимание. Четырехдневный малыш отдает предпочтение овалу с контурами человеческого лица. Это свидетельствует о том, что работа человеческого мозга организуется не только посредством слова, но и посредством эмоционально значимых зрительных образов.

Как же формируются зрительные образы?

Прежде всего зрительная системаобнаруживает определенный зрительный сигнал – стимул. Затем этот сигналопознается как определенный зрительный объект – сенсорный комплекс относится к определенному классу объектов (это – стол, это – стул). Это опознание производится по наиболее информативным частям контура объекта. Можно ли изобразить кошку с помощью одних прямых линий? Можно, если эти линии соединяют наиболее информативные изгибы линий, характерные для образа кошки (рис. 35).

На заключительной стадии осуществляется более тонкая дифференциация: различаютсяиндивидуальные особенности объекта – и мы видим конкретного знакомого нам человека, узнаем свою вещь. В зрительной и моторной памяти (в глазодвигательном мышечном анализаторе) формируется комплекс опознавательных признаков. Сенсорные данные плоскостного изображения (картины, схемы) мозг переводит в реальный трехмерный образ.

Рис. 35. В фигуре, нарисованной одними прямыми линиями, мы тем не менее без труда узнаем кошку (по Эттниву).

Движения глаза исследуют объект восприятия, задерживаясь более продолжительно на самых информативных его точках (рис. 36). Причем эти информативные точки, пункты в одном и том же объекте могут быть разными в зависимости от включенности объекта в ту или иную деятельность субъекта восприятия. Рассматривая лицо человека, мы задерживаем основное внимание на глазах, носе, рте. А рассматривая картину Репина "Не ждали", мы будем преимущественно фиксировать взором то, что помогает нам найти ответ на разные вопросы. Как писал Гете: "Мир каждый видит в облике ином, и каждый прав – так много смысла в нем".

При первом знакомстве с объектом осуществляется первичное планирование его зрительного исследования – зрительная система прокладывает себе путь для дальнейшего детального анализа.

Наши глаза постоянно совершают микродвижения – высокочастотный тремор (100 герц) и саккадические (крупные) скачки. При этом глаз может видеть даже очень тонкую линию – меньше диаметра одного фоторецептора (она будет переходить с одного фоторецептора на другой, а их в одном квадратном миллиметре сетчатки около 50 тыс.).

На пути зрительного сигнала от сетчатки к затылочным областям коры мозга находится промежуточная база его переработки – наружные коленчатые тела (НКТ). Благодаря им отсеивается все то, что препятствует формированию зрительного образа (например, высокочастотные перепады яркости). Таким образом, в мозг передается не картинка, сфокусированная на сетчатке, а информация для его аналитико-синтетической деятельности.

Рис. 36 Запись движений глаз (окулограмма) при восприятии объекта. Фиксируются наиболее информативные точки контура, зрительный маршрут структурно организован.

Когда в 1959 году сотрудники Гарвардского медицинского института физиологи Дэвид Хьюбел и Торстен Визел ввели микроэлектрод в затылочную область мозга кошки, то они с удивлением обнаружили, что на один нейрон мозга сходятся возбуждения от нескольких тысяч фоторецепторов глаза.

Визел и Хьюбел обнаружили также, чторазличные поля зрительной коры ответственны за детекцию отдельных элементов зрительного стимула – прямых линий, дуг, углов, пространственной ориентации линий. Миллионы зрительных полей с узкой специализацией! В дальнейшем было установлено, что от каждого поля-детектора в глубь мозга простираются столбообразные образования с сотнями тысяч нервных клеток и каждый фоторецептор соединен не с одним, а с тысячами мозговых нейронов. Дискретные сигналы от сетчатки преобразуются в сложных мозговых структурах в нейронные ансамбли, адекватные отображаемому объекту (рис. 37). Насколько велик мир, настолько велико и множество мозговых структур и подструктур, обеспечивающих его отражение.