И следователи из Массачусетского технологиченского института в отличие от Хассенштейна и Рейхардта не регистрировали внешнюю реакцию лягушки Вместо этого они вводили в зрительный нерв микроэлектроды и непосредственно регистрировали электрические сигналы, посылаемые в головной мозг по отдельным нервным волокнам. Эта регистрация производилась в различных пунктах на протяжении зрительного тракта лягушки, включая окончания аксонов зрительного нерва в головном мозгу.
Лягушка — позвоночное животное, и глаз ее в основных чертах сходен с человеческим. Изображение внешнего мира фокусируется на палочки и колбочки сетчатки. Эти первичные фоторецепторы воспроизводят в форме электрических сигналов распределение света и тени. Как показывают анатомические исследования, в глазу лягушки, точно так же как у жука и человека, аксоны первичных фоторецепторов не соединены непосредственно со зрительным нервом, идущим к мозгу, а оканчиваются в нескольких слоях промежуточных нейронов, лежащих за слоем палочек и колбочек и соединенных между собой многочисленными перекрестными связями. Некоторые из этих промежуточных нейронов в свою очередь соединены с волокнами зрительного нерва. Мы уже познакомились с данными о том, что аналогичные промежуточные нейроны в глазу жука подвергают зрительную информацию значительной переработке, прежде чем передают ее головному мозгу. Массачусетские исследователи рассчитывали, что их микроэлектродный метод также позволит выяснить, какого рода «картина» передается по зрительному нерву и насколько она сходна с изображением на сетчатке.
Результаты оказались чрезвычайно интересными. Удалось выделить четыре различных «изображения» всего поля зрения, которые передаются одновременно по четырем группам волокон зрительного нерва. Первое, что приходит в голову,— это сравнение с цветным телевидением, в котором отдельные изображения, соответствующие нескольким цветовым компонентам, одновременно передаются по каналу связи и затем воссоединяются в приемнике, создавая желаемый эффект. Эту аналогию подкрепляло дальнейшее открытие, сделанное при регистрации потенциалов в области окончания волокон зрительного нерва в головном мозгу; оказалось, что здесь, в месте их приема, «изображения» накладываются друг на друга; зрительные волокна, несущие четыре различных вида информации о событиях в определенном участке сетчатки, оканчиваются в точности друг под другом в четырех последовательных слоях мозговой ткани.
Однако сравнение с цветным телевидением не должно заходить слишком далеко, так как четыре картины, передающиеся по зрительному нерву лягушки, совсем не похожи на простое пропорциональное отображение исходной интенсивности света, характерное для телевидения. Есть данные о том, что промежуточные нейроны сетчатки основательно видоизменяют входную информацию, прежде чем передают ее в головной мозг. Например, все четыре перекодированные изображения обладают странным свойством — нечувствительностью к общему уровню освещения при изменениях интенсивности света в несколько сот раз. По-видимому, лягушка отличает день от ночи, но не может отличить светлый, ясный день от пасмурного.
Почти во всех других отношениях, однако, свойства четырех зрительных «изображений» оказались совершенно различными. Массачусетские исследователи охарактеризовали эти изображения по тем типам зрительной информации, которые оказались наиболее эффективными раздражителями для соответствующих четырех групп волокон. Эти группы были описаны под следующими названиями: детекторы длительного контраста, детекторы движущихся границ, детекторы общего затемнения и детекторы кривизны.
Картина, состоящая из сигналов от детекторов длительного контраста, содержит только линии, разделяющие области, резко отличающиеся по яркости. Картина, создаваемая детекторами движущихся границ, сходна в этом отношении с картиной длительных контрастов, но отличается тем, что такие границы видны в ней лишь тогда, когда они перемещаются. Можно представить себе, что детекторы первой группы создают для животного подобие контурного изображения окружающей среды — нечто вроде простого наброска карандашом,—так что области между резко очерченными границами остаются незатушёванными. Такой картины, вероятно, было бы достаточно для общей ориентировки. Чувствительность к движениям, свойственная второй картине — от детекторов движущихся границ,— могла бы быть полезной для выживания, так как повышала бы способность животного реагировать на присутствие добычи или врага. Однако гораздо более прямое отношение к выживанию имеют, по-видимому, изображения двух остальных типов — от детекторов общего затемнения и детекторов кривизны.