Конечно, должны быть и отличия; человеку, например, не нужна специальная сеть типа «детектора насекомых». Но наша зрительная система обладает другими свойствами, которые, видимо, все же имеют нечто общее со свойствами, обнаруженными у лягушки. Для нашего восприятия предметов характерна «константность», которая долго оставалась загадкой для психологов. Мы воспринимаем треугольники, круги, кубы, шары, диски и человеческие лица такими, каковы они в действительности. Однако мы знаем, что их расстояния от глаза, их ориентация и условия освещения очень сильно влияют на их изображения на сетчатке. Где-то в нашей нервной системе должно происходить такое преобразование первичных зрительных данных, при котором независимо от этих искажений извлекается топологическая информация, придающая нашему восприятию сравнительно высокую степень константности. Исследования на жуках и лягушках позволяют предполагать, что часть такой переработки, возможно, производится в периферической нервной системе еще до передачи зрительной информации в головной мозг.
Исследования на человеке еще не производились, но большая работа была недавно проведена на кошках Д. Хьюбелем и Т. Визелем (медицинский факультет Гарвардского университета). Результаты, полученные этими авторами, очень интересны и указывают как на различия между лягушкой и таким высшим животным, как кошка (и, вероятно, человеком), так и на некоторые черты сходства. В частности, они получили данные о том, что некоторая обработка первичной зрительной информации, возможно, осуществляется благодаря специфической схеме связей между волокнами зрительного нерва и нейронами зрительной зоны коры.
Гарвардские кошки
Постановка эксперимента у Хьюбеля и Визеля была сходна с методом массачусетской группы в том, что подопытное животное — в данном случае кошку- фиксировали в положении, при котором ее открытый глаз находился против экрана, служившего для предъявления зрительных образов. С помощью парализующих препаратов животное на все время опыта лишали двигательной активности. Так же как и в массачусетских исследованиях, действие различных сложных зрительных раздражителей изучали, регистрируя местные электрические эффекты при помощи микроэлектродов, введенных непосредственно в нервную ткань зрительной системы. Однако в основной направленности работы имелось одно важное различие Массачусетские исследователи интересовались главным образом переработкой информации в самом глазу и поэтому регистрировали большей частью потенциалы волокон зрительного нерва, Хьюбель и Визель, напротив, сосредоточили основное внимание на электрических сигналах коры. [У кошки, как и у человека, так называемая «первичная зрительная кора» лежит в самом заднем отделе больших полушарий (рис. 8).]
Преимущественный интерес Хьюбеля и Визеля к тому, что происходит в коре, а не в зрительном нерве, определялся главным образом полученными ранее указаниями на то, что у кошки переработка информации в самом глазу, возможно, осуществляется в значительно меньших размерах, чем у лягушки. Было известно, что некоторая периферическая реорганизация имеет место, но она представлялась сравнительно несложной. У кошки, казалось, всегда сохраняется круговая симметрия: зрительное волокно, входящее в кору, всегда давало наибольшую реакцию на круглый участок света или тени, точно центрированный на небольшой группе рецепторов сетчатки. Правда, одни волокна сильнее всего реагировали на небольшое яркое пятно на темном фоне, а другие — на небольшое темное пятно на светлом фоне, однако создавалось впечатление, что в зрительном нерве кошки нет ничего похожего на то богатство различных форм перерабатываемой зрительной информации, какое наблюдается в зрительном нерве лягушки.
На первый взгляд может показаться странным, что у кошки, поведение которой указывает на гораздо более широкое и разнообразное использование зрительной информации по сравнению с лягушкой, головной мозг получает от глаза информацию в более простой форме. Однако в последующих главах мы встретим целый ряд примеров того, что у высших животных кора мозга нередко принимает на себя функции, выполняемые у более примитивных существ другими отделами нервной системы. Кошка — животное гораздо более развитое в умственном отношении, чем лягушка, и большая централизация переработки зрительных данных у кошки согласовалась бы с этой общей тенденцией.
Так оно и оказалось в действительности. Хьюбель и Визель поставили опыты, в которых они вводили микроэлектрод в корковый нейрон и тщательно определяли участки сетчатки, которые необходимо было освещать, чтобы вызвать изменение частоты потенциала действия в этом нейроне. Оказалось, что дело обстоит здесь совсем по-иному, нежели при регистрации активности волокна, направляющегося в зрительную зону коры. Рецептивное поле кортикального нейрона (та область сетчатки, в пределах которой изменение освещения вызывает эффект) никогда не имело форму круга, как для волокон зрительного нерва. В геометрии рецептивных полей корковых нейронов преобладающими оказались не круги, а прямые линии!