<<
>>

Представительство зрения в головном мозгу

Из-за нашей неспособности подтвердить существование определенного <мозгового кода> для видимых изображений возникает вопрос о природе внутреннего представительства зрительного мира.

Наиболее заметный результат исследований в этой области-выявление высокой степени функциональной специфичности, связанной с локализацией нейронных ответов в мозгу. Прежде всего это специализация областей, на которые проецируются главные сенсорные входы (зрительный, слуховой, со-матосенсорный); специализированы и различные системы, связанные с движением (например, с речью) (рис. 3). Внутри каждой из главных сенсорных систем обнаружен ряд корковых областей, которые обеспечивают представительство для различных целей. Сейчас мы знаем по меньшей мере семь соматосенсорных областей, четыре слуховые и двенадцать зрительных, а также различные проекции в нижележащих структурах мозга [28].

Для обработки зрительной информации некоторые корковые поля организованы ретинотопически, а другие нет. В ретинотопических участках поле зрения (т. е. двумерное отображение мира на сетчатке) представлено с полным сохранением его исходной топологии, тогда как другие поля осуществляют дальнейшее абстрагирование и синтез получаемой информации. Функциональные различия между этими участками-результат

Рис. 3. Локализация функций в головном мозгу. (Перепечатано с разрешения Ко-honen [14].)

_________________________Обратим взгляд ш искусство______________________201

последовательных трансформаций и конвергенции сигналов, передающихся по различным нейронным путям мозга. Возникновение этих различий до недавнего времени оставалось тайной, но сейчас изучение процессов самоорганизации позволяет думать, что как в простых физических системах, так и в мозгу представление информации в специфических элементах материального субстрата может принимать форму <карт> [29].

У нас нет оснований думать, что в зрительной системе существует область, где отображения различных аспектов видимой картины сходятся, образуя локализованные нервные корреляты целостных восприятий.

Вместо этого, по-видимому, такие восприятия представлены в мозгу динамическими паттернами активности в нейронной сети, включающей связанные между собой корковые поля. Большую часть данных в пользу этой идеи доставляют анатомические исследования, однако важны и клинические наблюдения, показывающие, что синхронизация информации из разных зрительных полей не всегда возможна: жар, наркотики, мигрень или повреждения мозга могут вызывать странные симптомы-- такие, как фрагментарность восприятий, избирательное уменьшение их четкости, удвоение контуров, кажущиеся резкие движения объектов, кратковременная инверсия частей зрительных образов, разобщение цвета и формы [30].

Дополнением к клиническим отчетам может служить яркое описание изменений восприятия после приема наркотиков, сделанное Олдосом Хаксли на основе личного опыта. В своей книге <Двери восприятия> он высказывает мысль, что <художник от рождения способен постоянно видеть мир так, как обычный человек видит только под воздействием ме-скалина> [31]. Учитывая полученные позже сведения о функциях мозга, можно сказать, что это утверждение Хаксли (несколько преувеличенное) не лишено некоторых оснований: возможно, что художник действительно лучше вычленяет нужную ему информацию определенных зрительных проекций мозга, чем это делает обычный наблюдатель. Это явно согласуется со взглядом Малевича, который писал, что <при участии того или иного мозгового центра> художник может выбрать свою собственную <концепцию вещей> вокруг себя [3]. Особое внимание к определенному типу образного представления мира может быть обусловлено эмоциональными, интеллектуальными или культурными факторами и создает в результате <стиль> художника.

Резюмируя сказанное, мы можем предположить, что если Малевич связывает творческий элемент в искусстве с изменениями во взаимодействиях между центрами мозга, то это вполне возможно сопоставить с открытием множественных проекций зрительного входа в мозговой коре. Иными словами, мы предполагаем, что искусство можно оценивать с учетом этих внутренних проекций, хотя разные школы различаются по их избирательному использованию.

Эту концепцию можно охарактеризовать как <равенство измерений и множественность внимания>. В связи с рассмотрением вопросов живописи важно отметить, что не-'"<> <'

1^ S^>-

НУ

202 Глава 8

которые зрительные области в мозгу имеют дело с такими обычными вещами, как элементы контура, цвет и движение, тогда как функции других областей еще неясны. Восприятие формы понять легче, если учесть то, что первый, примитивный тип отображения внешнего мира в зрительной системе связан с расположением рецепторов сетчатки (палочек и колбочек) в виде двумерной проекции поля зрения. Однако уже в сетчатке нейронные ответы определяются взаимодействием между сигналами от клеток, находящихся вне этого первичного уровня кодирования [32],- от биполярных, горизонтальных, амакриновых и ганглиозных клеток, образующих сложную сеть. Например, в результате тормозного взаимодействия между такими клетками ответ от одного рецептора может нейтрализоваться ответами от соседних рецепторов, входящих в то же <рецептивное поле>. Последнее определяет тип пространственных структур, к которым данная клетка обладает специфической чувствительностью (на которые она <настроена>) (см. гл. 6 и 7). Таким образом, мы видим, что специфическая внутренняя организация нервной системы определяет, какие физические свойства мира могут восприниматься. Независимо от того, происходит ли цветовое, пространственное или двигательное кодирование сенсорного входа при восприятии -внешнего мира, оно, повидимому, осуществляется отдельными нервными клетками мозга или их функциональными подгруппами. Эти клетки связывают локальные физические события с картами признаков, позволяющими относить определенные физические свойства и параметры к категориям, с которыми эти события ассоциируются. Такие клетки обычно рассматривают как фильтры, настроенные на конкретные параметры карт.

Как примеры таких фильтров чаще всего приводят <красные>, <зеленые> и <синие> колбочки в сетчатке-грубые аналоги каналов, используемых в цветном телевидении.

Исаак Ньютон показал, что соответствующие цветовые компоненты связаны с областями относительно длинных, средних и коротких волн (или низкими, средними и высокими частотами). Точно так же мы можем описать изображения в терминах уровней детализации, аналогичных различным частотным (высотным) диапозонам в сложных звуковых паттернах. Диапазон пространственных частот, значимых для зрения, очевидно, ограничен порогом зрительного разрешения. Если этот порог составляет 30 угловых секунд, то едва воспринимаемая пространственная частота будет равна 60 циклам (при чередовании светлых и темных полосок) на 1°. Это соответствует ширине около 10"' мм для одной светлой и одной темной полоски на расстоянии около 30 см. Длина волны света составляет от 10 "до 10'' мм. Таким образом, в двумерном изображении величины пространственных частот (находящихся в обратном отношении к пространственной длине волны) сильно отличаются от оптических частот световых волн.

Накапливая ответы от подгрупп рецептивных полей, различающихся средними размерами, можно получать отображения вроде показанных на рис. 4. Чем больше рецептивные поля, тем ниже разрешение, так что

Обратим взгляд на искусство

Рис. 4. Первоначальная фотография Богарта и Бейколл (copyright AGI SYDNEY) и три ее версии, полученные с помощью частотных фильтров (три <частотных фильтрата>).

меньшие рецептивные поля позволят отображать более тонкие детали. На отображении, соответствующем большим рецептивным полям (вверху справа) видны в основном обширные светлые и темные области оригинала, тогда как самые малые рецептивные поля (внизу справа) позволяют воспроизвести главным образом контуры. Приведенные отображения получены на компьютере путем обработки входного оригинала (вверху слева) с помощью различных фильтров. Этот процесс называется конво-люцией [33]. Каждое из полученных изображений содержит ограниченную полосу пространственных частот; поэтому его можно назвать <частотным фильтратом> (band-pass image) оригинала.

Хотя фильтрация производилась в данном случае с помощью технических устройств, Фергус Кэмпбелл высказал предположение, что сход-Глава 8

Рис. 5. Квантованная блоками версия фотографии Богарта и Бейколл. Чтобы увидеть актеров, прищурьтесь или увеличьте расстояние от глаз.

ные результаты можно получить при восприятии, концентрируя внимание на выходах различных внутренних нейронных фильтров [34]. Действительно, на вечеринке мы можем иметь совершенно разные переживания, когда рассматриваем ткань платья на женщине (информация высокой пространственной частоты) и когда оцениваем общие очертания ее фигуры (информация низкой пространственной частоты). Идея Кэмпбел-ла подкрепляется выявлением в зрительной коре структур, которые избирательно реагируют на ограниченный диапазон пространственных частот [35]. Дэвид Марр, однако, считает, что если кто-либо может обследовать окружающий мир независимо в различных полосах пространственных частот, он должен быть также в состоянии различать объекты на изображениях, квантованных блоками [36]. Но это не так, в чем можно

Рис. 6. Нулевые пересечения для двух частотных фильтратов, представленных на рис. 4 в нижнем ряду.

Обратим взгляд на искусство

Рис. 7. Объединение информации, заключенной в отдельных полосах пространственных частот. Вверху: нулевые пересечения для рис. 6, <раскрашенного> в черный и белый цвета. Внизу слева: комбинация изображений верхнего ряда, внизу справа: результат такой же операции, но здесь использованы несколько иные пороги при превращении высокочастотного отображения в двухцветную версию.

убедиться на рис. 5, где изображения Богарта и Бейколл <спрятаны> в шахматной сетке в результате квантования блоками их фотографии. Актеров на этом рисунке можно увидеть, если сделать восприятие нечетким (например, прищуриться или существенно увеличить расстояние от глаз).

Это привело Марра [37] к мысли, что в <ранних> отображениях зрительной информации (до ее дальнейшей обработки) участвуют не индивидуальные полосы пространственных частот, а специальные комбинации из них.

Он рассматривал эти комбинации как результат пространственного совмещения нулевых пересечений различных частотных полос (т. е.

206 Глава 8

мест перехода от яркости выше средней к яркости ниже средней). Это позволило ему получать отображения физических объектов, состоящие только из контуров. Для наших целей мы приняли идею комбинирования информации из разных частотных полос, но в отличие от Марра нашли, что важно использовать операции с нелинейными фильтрами.

На рис. 6 показаны нулевые пересечения в двух частотных фильтратах из нижнего ряда рис. 4. Изображения в верхнем ряду на рис. 7 получены путем <окраски> областей, отграниченных нулевыми пересечениями, в белый или черный цвет в зависимости от того, была ли данная область в частотном фильтрате светлее или темнее среднего. Изображение внизу слева на рис. 7 получилось в результате комбинации двух изображений верхнего ряда. Мы применяли здесь правило, согласно которому в составном изображении белый цвет будет всюду, где по крайней мере в одном из исходных изображений данный участок белый. Та же процедура использована для получения картины внизу справа на рис. 7; различие в изображениях-результат небольшого отклонения от первоначальных условий, которое привело к окраске более тонких деталей. Это показывает, что объединение информации от различных частотных полос дает в результате более интересные отображения входной картины, чем при использовании какой-либо одной полосы.

<< | >>
Источник: И. Ренчлер, Б. Херцбергер, Д. Эпстайн. Красота и мозг. Биологические аспекты эстетики. 2010

Еще по теме Представительство зрения в головном мозгу:

  1. IV. СИМВОЛИКА ВИДЕНИЙ 161
  2. Анатомо-морфологическая база высших психических функций
  3. Представительство зрения в головном мозгу
  4. Глава 8. Обнаружение Его, дворца
  5. 2. С. Н. Булгаков. Героизм и подвижничество (из размышлений о религиозной природе русской интеллигенции)
  6. К вопросу об общих и частных свойствах нервной системы[36]
  7. Силы витализма
  8. СТАДИАЛЬНОСТЬ МОТИВАЦИОННОГО ПРОЦЕССА
  9. Раздел 7. Психосоматические расстройства
  10. Уровень мышечносуставных увязок (В). Его строение
  11. Предисловие
  12. РЕЦЕПТОРЫ - НАШИ ДРУЗЬЯ ИЛИ ВРАГИ?
  13. 1101 1101
  14. 1. Модульность разума
- Коучинг - Методики преподавания - Андрагогика - Внеучебная деятельность - Военная психология - Воспитательный процесс - Деловое общение - Детский аутизм - Детско-родительские отношения - Дошкольная педагогика - Зоопсихология - История психологии - Клиническая психология - Коррекционная педагогика - Логопедия - Медиапсихология‎ - Методология современного образовательного процесса - Начальное образование - Нейро-лингвистическое программирование (НЛП) - Образование, воспитание и развитие детей - Олигофренопедагогика - Олигофренопсихология - Организационное поведение - Основы исследовательской деятельности - Основы педагогики - Основы педагогического мастерства - Основы психологии - Парапсихология - Педагогика - Педагогика высшей школы - Педагогическая психология - Политическая психология‎ - Практическая психология - Пренатальная и перинатальная педагогика - Психологическая диагностика - Психологическая коррекция - Психологические тренинги - Психологическое исследование личности - Психологическое консультирование - Психология влияния и манипулирования - Психология девиантного поведения - Психология общения - Психология труда - Психотерапия - Работа с родителями - Самосовершенствование - Системы образования - Современные образовательные технологии - Социальная психология - Социальная работа - Специальная педагогика - Специальная психология - Сравнительная педагогика - Теория и методика профессионального образования - Технология социальной работы - Трансперсональная психология - Философия образования - Экологическая психология - Экстремальная психология - Этническая психология -