Революция в зрении. Что, как и почему мы видим на самом деле - Марк Чангизи

Причина связана с тем, что смотрящие в противоположные стороны глаза животных с рис. 3 видят не только противоположные половинки общей картины. Их зрительные поля частично перекрываются, то есть оба глаза видят некоторые части окружающего мира одновременно. Эти участки называются бинокулярной областью. В том, чтобы видеть какую-то часть мира обоими глазами, есть определенные преимущества, и они по большей части прямо перед вами. Бинокулярная область тех животных, чьи глаза расположены с двух сторон, находится спереди (рис. 5а), сверху и сзади (рис. 5б). Так, вы находитесь в бинокулярной области животного с рис. 4а, потому что каждый его глаз вас видит. Но у животного, один глаз которого смотрит вперед, а другой назад, все перекрывающиеся участки поля зрения будут расположены по сторонам, а не спереди. В том же, чтобы самым мощным зрением было боковое, выгод не так уж много. (Наше зрение — частный случай расположения глаз по бокам, в том смысле что наши глаза находятся слева и справа от плоскости симметрии, и поэтому бинокулярная область формируется спереди.)

Каковы преимущества бинокулярного зрения? Знающий человек ответит: это стереоскопия, то есть способность видеть глубину и объем. Изучение бинокулярности исторически так тесно переплетено со стереоскопией, что и лекции, и книги по данному вопросу посвящены в первую очередь проблеме восприятия объема. Однако я в своих исследованиях пришел к необходимости обратить внимание на другое преимущество бинокулярного зрения, прежде никем не замечавшееся, — на способность видеть сквозь предметы. Без понимания свойств этого нашего “рентгена” невозможно понять и то, почему глаза у нас направлены вперед.

Но прежде чем обсуждать наше “рентгеновское” зрение как таковое, мне хотелось бы поговорить об одной специфической и основополагающей его разновидности, вытекающей из наличия у нас двух глаз одновременно и дающей новые аргументы в пользу того, что панорамное зрение выгоднее формировать при помощи глаз, расположенных по бокам, а не спереди или сзади. Я имею в виду способность видеть сквозь собственное тело.

Я вижу себя насквозь

Прежде чем озаботиться тем, чтобы видеть внешний мир как можно лучше, животному следует убедиться в том, что оно вообще его видит. Если расположить глазное яблоко во рту, на нёбе, толку будет немного. Ну а где следовало бы разместить глаза? Почти любое место подойдет лучше, чем нёбо, но нельзя забывать и о том, что у тела есть неуклюжие выросты, которые могут загораживать обзор. И, на самом деле, бывает даже нужно, чтобы эти части тела находились перед глазами: пасть, рыло, нос, вибриссы и передние лапы специально предназначены для взаимодействия с объектами, находящимися прямо по курсу. Иметь эти придатки перед глазами выгодно не только потому, что, в отличие от глаз, они приспособлены соприкасаться с внешним миром, но и потому, что, видя эти приспособления, ими проще управлять. Возникает головоломка, которую животные, обладающие зрением, должны решить: как разместить выступающие части тела перед глазами и при этом видеть мир?

Ту же задачу пришлось решать разработчикам видеоигр. Как дать игроку возможность видеть своего персонажа, чтобы тот не заслонял игровое пространство? Если вы играете в режиме “от первого лица”, оружие вашего персонажа перекрывает значительную часть экрана (например, рис. 6а). Если же играть в режиме “от третьего лица”, когда весь персонаж виден вам со спины, значительная часть обзора тоже будет потеряна, так как персонаж перекроет ее своим телом (например, рис. 6б). Поэтому во многих играх игрок может менять угол зрения относительно персонажа. Вот вам, пожалуйста, возможное решение задачи: чтобы иметь возможность заглядывать за выросты собственного тела, позвольте глазам “бродить” вокруг и передавать информацию в мозг.

Природа, однако, нашла другое решение, в чем вы можете убедиться сами, посмотрев на собственный нос. Зажмурьте один глаз и слегка наморщите нос, и вы увидите, что он расположен в нижнем углу поля зрения и загораживает вашему открытому глазу обзор, как это показано на рис. 7а и 7б. Но стоит лишь открыть другой глаз, и с его помощью вы видите все, что скрывалось за носом (рис. 7в). Нос при этом никуда не девается, но теперь он имеет вид прозрачной фигуры. Каждому из глаз виден нос, который загораживает часть обзора. Но участки, закрываемые им, для каждого глаза свои, и потому пара глаз видит полную картину, в том числе нос. А вот если бы один ваш глаз был расположен спереди, а другой сзади, как на рис. 4б, любая выступающая часть тела, находящаяся спереди от вашего переднего глаза, мешала бы ему видеть.

Итак, размещать глаза по бокам головы (или по разные стороны плоскости симметрии, как у нас) выгодно не только потому, что дающая наиболее качественное зрение бинокулярная область в этом случае располагается спереди, позволяя нам лучше всего видеть то, на что мы смотрим. Это положение глаз необходимо нам, чтобы заглядывать за выступающие части собственного тела. Причем мало видеть сквозь них — одновременно надо видеть и их сами: не пренебрегать же преимуществами, которые дает такая зрительная обратная связь. Вероятно, в этом и заключается одна из наиболее существенных причин, почему глаза у животных по бокам головы. Бинокулярность обеспечивает нам самую простую разновидность “рентгеновского” зрения. Пока мы говорили только о способности “просвечивать” собственное тело, а не предметы окружающего мира. К окружающему миру мы перейдем чуть позже.

Быть здесь, но видеть оттуда

Итак, мы убедились, что иметь глаза по бокам головы лучше, чем когда один из них направлен вперед, а другой назад, и несоизмеримо лучше, чем когда они расположены в полости рта. Однако иногда мы, беспомощные смертные, все же размещаем глаза внутри тела. Например, когда вы управляете автомобилем, он становится продолжением вашего организма, а это значит, что теперь ваши глаза находятся внутри этого нового “тела”. И если “нос" машины, то есть капот и двигатель, сделан не из стекла, он перегородит часть переднего обзора — отсюда столько царапин у вас на бампере.