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

Казалось бы, ну и что с того — особенно если вспомнить, как много мы рассуждали о способности смотреть сквозь предметы. Однако заметьте: теперь изображения, получаемые каждым из ваших глаз, совершенно различны, и все же мозг по-прежнему в состоянии “сплавить” эти не похожие друг на друга картинки в единое целое. Изучение бинокулярного зрения на протяжении почти всей своей истории ограничивалось ситуациями, когда мозгу приходится иметь дело с парой изображений, отличающихся только углом зрения (благодаря чему становится возможным стереоскопическое, трехмерное восприятие). Ну а насколько мы способны благополучно воспринимать мир в случаях, когда никакие части этих картинок не имеют взаимного соответствия? Если показывать нам два абсолютно разных изображения, мозг обычно не воспринимает их как целое. Например, если одному глазу предъявить шахматный узор, а второму — узор в форме спирали, мозгу не удастся объединить их в связную картину по причине отсутствия таковой. Вместо этого он попытается угнаться сразу за двумя зайцами, воссоздавая целостное изображение шахматного рисунка, потом спирали, снова шахматного рисунка, и так далее. Это явление носит название бинокулярной конкуренции и производит впечатление вполне приемлемого выхода из затруднительной ситуации.

Так почему же бинокулярная конкуренция не возникает при подглядывании? Ваш головной мозг откуда-то знает, что данное сочетание двух абсолютно не похожих друг на друга изображений — окружающей обстановки, которую видит один глаз, и кружки, которую видит другой, не бессмысленно, и умеет создать подходящую для восприятия реальности полезную иллюзию. То есть мозг разбирается в том, как подглядывать и как вообще выпутываться из неразберихи, когда перед одним глазом есть какая-то помеха — например, лист дерева, — а перед другим ее нет. Отсутствие бинокулярной конкуренции в случаях с подглядыванием и ее наличие в опыте с шахматным и спиральным узорами говорят о том, что наш мозг — великий мастер выстраивать зрительную картину, несмотря на разнообразные помехи, и это не просто автоматическая, неизменная реакция на ситуации, когда входные сигналы от правого и левого глаз не имеют между собой ничего общего.

Но справляться с проблемой бинокулярной конкуренции при подглядывании — это не все, на что способен мозг. Он знает, что кружку следует видеть находящейся вблизи и прозрачной, а прочую обстановку — удаленной и непрозрачной. Почему он решает, что надо делать так, а не, наоборот, показывать нам непрозрачную кружку сквозь прозрачную картину всего остального? Дело в том, что между двумя этими изображениями имеется принципиальное различие, облегчающее ему задачу: вы смотрите на предметы, расположенные гораздо дальше кружки, кружка оказывается не в фокусе и в связи с этим выглядит расплывчато, а окружающая обстановка расплывчатой не является. Таким-то образом мозг и определяет, что смотреть нужно сквозь кружку на окружающий мир, а не наоборот. Дерек Арнолд, Филип Гроув и Томас Уоллис показали в 2007 году, что в этом мозг очень силен. Ученые обратили внимание на то, что когда вы всматриваетесь в предмет сквозь лесную листву, то при вашем движении (или при дуновении колышущего листья ветра) тот глаз, который видит объект, и тот, которому мешает смотреть лист, непрерывно меняются ролями. Но при этом вы все время видите интересующий вас предмет, а листья, загораживающие обзор, все время кажутся прозрачными. То есть решение, какой объект сделать прозрачным, принимается на ходу: пускай листья попеременно закрывают то один, то другой глаз, — мозг твердо знает, что именно нечеткие изображения нужно видеть насквозь. Эволюция такой способности вряд ли была бы возможна у существа, не жившего в среде с многочисленными помехами зрению. Напрашивается вывод: мы сконструированы в расчете на помехи, сквозь которые нам придется смотреть.

Первые намеки на то, насколько хорошо наши глаза умеют выстраивать единое, целостное изображение в ситуациях, когда картинки, видимые левым и правым глазом, не совпадают, обнаружились в конце 8о-х годов в ходе кропотливого исследования Синсукэ Симодзе и Кена Накаямы. Они изучили, как головной мозг оценивает объемность предметов, которые видны лишь одному глазу. Благодаря их работе, а также множеству последовавших за ней, мы понимаем, что мозг обладает просто невероятным пониманием закономерностей того, как одни предметы загораживают другие, и пользуется этим для построения единого изображения, несмотря на несовпадение получаемых им зрительных сигналов. Например, если левый глаз видит слева от кружки шарик, а правый шарика не видит, то мозг из этого заключает, что шарик находится сзади и слева от кружки, и показывает нам соответствующую картинку.

Несмотря на то, что работа Синсукэ Симодзе и Кена Накаямы послужила толчком к тщательному изучению способностей головного мозга управляться с изображениями, не подобными друг другу, нам понадобилось некоторое время, чтобы в полной мере оценить свою способность видеть сквозь помехи. Одним из этапов этого осознания стало упоминавшееся исследование Арнолда и его коллег: оно показало, сколь ловко мы выпутываемся из ситуаций, когда помехи возникают на пути то одного, то другого глаза. Джейсон Форт, Джонатан У. Пирс и Питер Ленни из Нью-Йоркского университета в статье 2002 года убедительно продемонстрировали нашу способность справляться с испытаниями сложнее подглядывания. Ученые рассмотрели случаи, когда оба глаза видят одни и те же помехи, но разные изображения за ними. Испытуемые смотрели сквозь изгородь на объекты, расположенные так, чтобы сигналы, получаемые левым и правым глазом, были вроде тех, что мы видим на рис. 14а: левый глаз видит только несколько вертикальных полос от общей картины (в данном случае это человеческое лицо), а те ее части, которые соответствуют пробелам, видит правый глаз. Для того чтобы было понятнее, какая именно часть картины доступна каждому глазу, на рис. 14б показаны только видимые вертикальные полосы, без изгороди. Два глаза получают абсолютно различную информацию о лице, на которое смотрят, и мозг должен разобраться, как склеить эти разрозненные картинки в связное изображение. Так вот, оказалось, что он прекрасно владеет этим искусством. Если вам удастся слить воедино две картинки на рис. 14а, глядя “сквозь” страницу, вы получите примерно то же, что изображено на рис. 14".

Предвижу возражение, что, дескать, опыт на рис. 14 не слишком показателен, поскольку изгороди - изобретение сравнительно недавнее. И вообще, так ли часто в действительности нам приходится видеть за какой-либо преградой настолько разные картинки? На рис. 15 показан обзор для каждого глаза, вглядывающегося сквозь просветы в заграждении, и видно, что левому и правому глазу действительно доступны разные участки общей картины. Несовпадающие изображения вроде тех, что представлены на рис. 13а и 14a, — обыденность для лиственного леса, и это было затруднение, которое головному мозгу следовало преодолеть. Но вместе с тем это была удача: как только мозг обзавелся механизмами, позволявшими получать целостные бинокулярные изображения вопреки помехам, он сразу же приобрел более определенный взгляд на (отгороженный помехами) мир. А это, в свою очередь, запустило эволюцию такого признака, как направленные вперед глаза, дававшего возможность расширить границы этого усовершенствованного взгляда. Данную тему мы подробнее обсудим в следующем разделе.