Разброс временных шкал существования и восприятия у животных

Я. фон Икскюль описал два эксперимента по установлению длительности элементарного акта зрительного восприятия у рыб и улиток, проведенные в 1930-х гг. немецкими учеными.

Эксперименты состояли в следующем. Бойцовых рыбок приучили получать пищу на фоне вращающегося серого диска. В то же время, если диск с попеременными черными и белыми секторами вращался медленно, это служило отпугивающим сигналом, поскольку при этом рыбки, приближаясь к еде, получали слабый удар током. После такого научения черно-белый диск начинали вращать все быстрее и быстрее. Когда скорость смены секторов составляла 1/50 с и выше, рыбки смело приближались к еде, поскольку при такой скорости диск начинал казаться им серым. Таким образом было установлено, что длительность элементарного акта зрительного восприятия у этого вида рыб составляет 0,02 с — в пять раз выше, чем обычная скорость зрительного восприятия у человека. Это объясняется тем, что рыба охотится за быстро движущейся добычей и у ней выработалась высокая скорость различения движения.

В другом эксперименте виноградную улитку закрепляли неподвижно за раковину, а под ножку подавали ходящий вперед- назад, как челнок, мостик. Улитка осмеливалась ступить на мостик при скорости его челночного движения быстрее 0,25 с, когда ей казалось, что мостик находится постоянно на месте в виде сливающегося фона*).

Эти эксперименты подробно описываются Икскюлем в его книге, посвященной, тому, чтобы воссоздать жизненные миры некоторых видов животных и людей и попытаться наглядно, буквально в рисованных картинках, показать, насколько по-разному теми или иными существами видится мир. Своей книгой Икскюль положил начало традиции мысленного экспериментирования, суть которой передана в названии одной из современных статей по данной тематике: «Как это, быть летучей мышью?» Авторы смотрят на свою работу как на продолжающую данную традицию, хотя видят ее особенность в том, чтобы воссоздать не столько обитаемые миры, сколько необитаемые.

«Если бы в пчелином государстве существовало кино, то проектор должен был бы пропускать более 200 отдельных изображений в секунду, чтобы пчелы не жаловались на „мелькание", — писал знаменитый исследователь пчел, Нобелевский лауреат К. Фриш. — Глаз пчелы за одну секунду может воспринять в 10 раз больше раздельных картин, чем глаз человека... Сравнительно малая способность к пространственному расчленению деталей восполняется исключительной способностью к анализу событий во времени»[63]).

В другой книге К. Фриша, имеющей строго научную, а не научно-популярную направленность, вопрос освещается несколько подробнее.

«Пчелы видят цветы и иные значимые для них формы в ходе полета, т. е. в движении. Для них важна не столько пространственная схожесть этих форм, как для нас, сколько устойчивая повторяемость смены светлых и темных участков. Глаз быстро летающих насекомых хорошо оснащен для видения в ходе движения, поскольку он способен откликаться на стимуляцию в десять раз более частую, чем наш глаз. Кинофильм, созданный для пчел, должен был бы иметь в десять раз более быструю смену картинок, чтобы изображение не мелькало. Невысокая способность их глаз к пространственному разрешению возмещается высокой способностью разрешения во времени... С этим связано и то, что угол зрения пчелиных глаз примерно в два раза шире в горизонтальном, чем в вертикальном направлении... При быстром полете объекты столько быстро убегают назад в горизональном направлении, что если бы угол зрения был слишком мал, реально разделенные стимулы сливались бы»[64]К

К. Фриш опирается на экспериментальные результаты, опубликованные в начале 1950-х гг. Г. Аутрумом и М. Штёкером[65]).

Эксперименты со зрительным восприятием у людей дают среднюю нормальную величину зрительного кадра около 0,1 с. Такая величина, в приближении, соответствует величине альфа-ритма (8-13 Гц), что свидетельствует, очевидно, об их взаимосвязи. Выше этого предела человек становится способен ощущать наличие уже какой-то определенной длительности у светового сигнала, а при более коротком сигнале он всегда воспринимается только как мгновенный.

Таким образом, мы имеем следующий разброс по диапазону скорости зрительного восприятия живых существ: 0,01 с — длительность зрительного кадра пчелы, 0,02 с — кадр рыбы из описанного эксперимента, 0,1 с — нормальный, средний кадр человека, 0,25 с — кадр улитки. Из сказанного видно, что разброс скорости зрительного восприятия очень быстрых и очень медленных в своих реакциях живых существ составляет 25 раз. Человек находится где-то в середине диапазона.

Если сопоставить теперь «рекордсменов» — пчелу и улитку, — то мостик из эксперимента, движущийся со скоростью четыре раза в секунду, обеим, как ни странно, будет казаться неподвижным, только по противоположным причинам. Для улитки потому, что он движется слишком быстро и сливается в серую полосу, а для пчелы потому, что движется слишком медленно. Пчела, подгадав момент, вполне могла бы изловчиться пролететь в промежутке фаз его хождения. Для пчелы хождение мостика с периодичностью 4 раза в секунду в одну сторону представляется столь же замедленным, каким для человека будет представляться хождение 1 раз в 2,5 с, то есть с разницей в 25 раз от базовой скорости смены кадра.

Возможна ли еще более протяженная длительность элементарного акта восприятия, скажем, в 1 с? Сведений об этом нет. Можно задаться и таким вопросом: если живое существо столь примитивно, что вообще не обладает зрением — кадрируется ли как-то его восприятие? Возьмем, например, земляного червя — существа явно замедленного. Можно предположить, что механизм кадрирования тоже свойствен его нервной системе. Видимо, кадрируются данные того аппарата восприятия, который позволяет отмечать последовательную смену состояний при соприкосновении с землей.

Рекордсменами в способности различать микропромежугки времени и использовать такой механизм для ориентации в движении считаются летучие мыши. Они улавливают расхождения во времени прихода возвратных сигналов от испущенного ими ультразвука всего лишь в 10 наносекунд (наносекунда равняется 10-9 с.).

Элеюрорецепторы на поверхности тела электрического угря воспринимают расхождения во времени прихода электрических сигналов на разные пары рецепторов в диапазоне от 10 до 40 микросекунд. Но с помощью дополнительного, чисто мозгового, не имеющего отношения к кожным рецепторам механизма улучшения временного различения эти рыбы делаются способны различать фазовые расхождения в 0,3 микросекунды (микросекунда — 10_бс)[66].

Испуская серии электрических пульсаций частотой от 35 до 1700 Гц из электрического органа на хвосте, своего рода собственный «электрический звук», угри создают электрическое поле вокруг себя и реагируют как на нарушение этого поля со стороны других угрей, так и на собственный сигнал, отраженный от неэлектриче- ских объектов. Таким способом они не только определяют наличие объектов вокруг себя, но и сообщаются с представителями своего вида в контексте агрессивного или сексуального поведения.

Если последовательно проводить концепцию кадров, то следует предполагать наличие большого числа потоков, или лент кадров, которые соответствуют различным составляющим когнитивного процесса. Базисные кадры должны, по всей видимости, дополняться над-кадрами с большими длительностями, чтобы перекрывать и интегрировать содержание одного или разных потоков, как мы это видели на примере интеїрации светового и звукового сигналов. Одним из вероятных механизмов построения над-кадров могло бы быть улавливание или генерирование протяженных периодических биений в цепочке кадров. Базисные кадры должны дополняться и под-кадрами с их мини-длительностями, способными фиксировать фазовые расхождения между сигналами.

Между тем, высокие разрешающие способности мозговых механизмов не свидетельствуют о какой-то исключительной телесной скорости животных. Летучая мышь не движется быстрее обычной птицы, а электрический угорь — обычной рыбы. Повышенная способность различения обусловлена особенностями того носителя сигналов, с помощью которого им приходится взаимодействовать с внешним миром.

Поэтому в качестве базовой величины кадра, задающей общую временную шкалу восприятия живого существа, следует брать не минимальную из известных величин, которая может носить подсобный характер, а ту, которая соответствует скорости перемещения значимых внешних объектов и себя самого в пространстве. Что касается человека, то базисным для него, конечно, будет величина основного кадра зрительного восприятия.

То, что схематически представлено нами выше как набор кадровых потоков или лент, в реальном нейрофизиологическом выражении окажется не чем иным, как комплексом осциллирующих с разными ритмами волновых структур в мозге. Можно задаться вопросом: почему, собственно, работа мозга строится именно как ритмическая биоэлектрическая активность, а не, допустим, как работа постоянных токов? Почему мозг затрачивает энергию на поддержание многочисленных электрических ритмов разной более или менее устойчивой частоты? Что это — эпифеномен, как, скажем, периодическое плескание морских волн или видимая ритмическая пульсация двойных звезд, не имеющая отношения к их собственному строению? Или сущностное явление? Думается, что последнее. Согласно ранее высказанному нами предположению, любые обрабатываемые в мозге потоки сигналов необходимо дис- кретируются. Отсюда логично заключить, что те многочисленные регулярные ритмы мозга, которые наблюдаются в электроэнцефалографии, представляют собой видимые нам следы многочисленных потоков кадров.