Запутанный мозг. Путеводитель по нейропсихологии

Видеть предметы, объекты и явления – это во всех отношениях прекрасное качество, но для того, чтобы суметь выжить в этом мире, нам необходимо также знать, где именно находятся все эти предметы, объекты и явления и как близко к нам они расположены. Американский психолог Джеймс Джером Гибсон, считающийся одним из известнейших психологов в области зрительного восприятия, объяснил, как именно устроено и организовано наше восприятие. Это объяснение ныне служит нам солидным подспорьем, помогающим познавать этот мир, передвигаться в нем и эффективно взаимодействовать с окружающими предметами. Например, тот факт, что у нас на лицевой стороне головы есть два глаза, означает, что каждый из них видит почти одно и то же, но с небольшой разницей. Это дает нам возможность сравнивать образы, увиденные каждым глазом, и посредством различия между ними определять, насколько далеко или близко находится от нас тот или иной предмет. Это возможно благодаря наличию в нашем мозге зрительной хиазмы, которая увязывает между собой сходную информацию, воспринятую двумя глазами. Когда информация от каждого глаза достигает наконец зрительной коры, она выстраивается рядами, колонками или, если хотите, столбцами, т. е. организуется так, что наш мозг без особых проблем может сравнивать эти два образа.

Почему мозг занимается этим? Зачем ему это нужно? А затем, что небольшие различия между одним и тем же образом, воспринятым обоими глазами, говорят нам о том, как далеко (или близко) от нас находится данный объект, а знать это невероятно важно, особенно если вы, например, прыгаете с ветки одного дерева на ветку другого. У древесных животных, т. е. животных, постоянно или бо?льшую часть жизни обитающих на деревьях, глаза расположены на лицевой части головы, поскольку иное расположение глаз может привести к неверной оценке расстояния, а это чревато катастрофой. У нас как высших приматов глаза тоже расположены подобным образом – как часть нашего собственного эволюционного наследия. Различия между двумя образами (точнее, одним и тем же образом, но воспринятым двумя глазами) увидеть довольно легко, если взять в руку карандаш и поднести его к глазам на расстоянии вытянутой руки. Закройте один глаз и выровняйте карандаш с какой-нибудь линией или вехой на заднем фоне. Затем закройте этот глаз и откройте другой – карандаш будет выровнен иначе. Поднесите карандаш чуть ближе к лицу и повторите упражнение – разница окажется еще больше. Вот как мозг использует оба глаза для определения расстояний. На научном языке это называется бинокулярной диспаратностью. Но одной диспаратностью умение определять расстояние не ограничивается.

Когда мы совершаем передвижения, перемещаясь, например, с одного места на другое, зрительный образ, воспринимаемый глазами, в это время как бы течет и изменяется. Это тоже очень важный фактор для определения того, как далеко от нас находятся те или иные реалии и где находимся мы сами по отношению к ним. Это явление получило название «оптический поток», и мы пользуемся им более или менее бессознательно. В следующий раз, когда будете ехать на поезде или в машине в качестве пассажира, обратите внимание на то, как меняются окружающие вас предметы, если внимательно наблюдать за ними. Те, что находятся далеко, будто движутся вместе с вами в том же самом направлении; а те, что близко, проносятся мимо в противоположную сторону. По мере движения ваш оптический поток неустанно течет и меняется.

Оптический поток как свойство зрительного пространства в равной мере характерен для каждого глаза, и то же самое можно сказать о других дистанционных критериях объекта, находящегося в поле нашего зрения, таких как его величина, высота и габариты. Именно этими критериями пользуется художник, когда пишет реалистическое полотно, хотя они порой могут создавать весьма интересные зрительные иллюзии (если эта тема вам интересна, более подробную информацию о ней вы можете найти в моей книге «Доступная психология»). Однако в реальной жизни наш мозг использует движение и оптический поток для того, чтобы понять и осмыслить все, что нас окружает, так что иллюзии встречаются не так уж и часто. В силу этого даже люди, видящие только одним глазом, тоже спокойно могут определять расстояния, хотя иногда их определение страдает небольшими погрешностями.

Восприятие цвета

Для многих животных очень важно (именно в целях выживания) уметь различать цвет. По цвету плода, например, можно определить, созрел ли он и готов ли к употреблению или лучше его пока не трогать. Цвет объектов, расположенных рядом или неподалеку, кажется более живым и ярким, чем цвет объектов, находящихся далеко от нас – он, как и сами объекты, кажется более серым и размытым. Другие же животные – например, те, кто добывает пищу охотой и не питается плодами деревьев, – не так зависимы от умения различать цвета и потому полагаются на него в меньшей степени: для них куда важнее умение выявлять даже малейшее движение. Особенно чувствительны к таким изменениям палочковидные клетки, вот почему у многих животных, таких как собаки и кошки, цветное зрение вообще отсутствует.

У людей на внутренней стороне большого мозга, вне основной зрительной области, имеется особая зона, непосредственно заведующая распознаванием цветов. Это так называемая зона V4. Если она повреждена, человеку окружающий мир представляется сотканным из серых теней. Это нарушение – ахроматопсия – встречается крайне редко, так как свои зоны V4 имеются в обоих полушариях головного мозга, и для того чтобы мир предстал в сером цвете, необходимо, чтобы обе зоны были повреждены. Люди, у которых повреждена только одна зона, воспринимают цвета менее живыми и яркими и часто описывают их как грязные или размытые. Эта зона отвечает за такое качество восприятия, как константность цветовосприятия, под которой понимается безусловное распознавание объектов одного и того же цвета даже при различном освещении. То, что мы различаем как цвет, есть некое качество, вычленяемое из световых волн, воспринимаемых нашими глазами. Однако при различном освещении световая волна имеет свойство меняться, и та вещь, которую мы видим вечером при свете лампы, в ярком свете солнца может отражать совсем другую длину волны, а потому и выглядеть иначе – с точки зрения цвета. Благодаря зоне V4 мозг мгновенно адаптируется к такому несоответствию, вследствие чего цвет воспринимается нами как неизменный. Константность цветовосприятия – идеальное свойство: оно действует столь безошибочно, что мы в повседневной жизни даже не обращаем на него внимания. Однако приведенный ниже случай из практики доказывает, сколь ощутимым для повседневной жизни может оказаться это свойство, когда оно вдруг подводит.

Случай из практики: какого цвета платье

В феврале 2015 года среди пользователей Интернета разгорелась нешуточная дискуссия относительно цвета одного платья. На самом деле полосы на платье были синего и черного цвета, но сфотографировано оно было при недостаточно ярком освещении, что вызвало очень интересный эффект. Одни утверждали, что видят на платье полосы синего и черного цвета, в то время как другие уверяли, что у платья совсем другие цвета – белый и золотистый, а других красок они не видят.

Чем же объясняется столь разное восприятие? Дело в том, что у тех, кто видел синий и черный цвета, с константностью цветовосприятия все было в полном порядке: оно действовало с учетом разницы в яркости освещения, а потому и цвета определяло верно. А те, кто видел белый и золотистый цвета, реагировали непосредственно на воспринимаемые ими световые волны, поэтому истолковывали их так, как если бы речь шла о восприятии цвета при нормальном дневном освещении. Виновницей столь искаженного восприятия оказалась зона V4 в их мозге: именно она совершенно неосознанно с их стороны так различала цвета платья. Даже когда данный феномен был объяснен, эти люди (и я, увы, в их числе) продолжали различать все те же белый и золотистый цвета, и им было очень трудно поверить, что настоящими являются синий и черный.

Распознавание движения

Кино и телевидение стали неотъемлемой частью современной жизни. Но это стало возможным только благодаря тому, что наша зрительная кора реагирует на движение. Главный центр головного мозга, отвечающий за движение, – это часть зрительной коры под названием зона V5. Расположенная близко к его внешней поверхности, она координирует наше восприятие и, объединяя различные впечатления, создает картину плавного движения. По тому же принципу работает и кино: если бы нам показали ряд огней, вспыхивающих то последовательно, то хаотично, мы бы восприняли их как одну светящуюся точку, движущуюся вдоль линии. Свойственная нам от природы тенденция объединять и увязывать различные образы в единое восприятие непрерывного движения является первоосновой всей киноиндустрии, и за прошедшее столетие она принесла баснословную прибыль предпринимателям, работающим в этой сфере. Она является неотъемлемой частью более древнего механизма выживания, благодаря которому животные по кратким фрагментам мельтешения за кустами или под другим прикрытием предугадывают движение хищника или жертвы, и процесс этот настолько автоматизирован, что мы выполняем его, совершенно над ним не задумываясь.

Вы можете видеть перед собой целую череду огней, которые, когда они неподвижны, выглядят разрозненными и никак не связанными между собой светящимися точками. Но когда они оживают, вы немедленно убеждаетесь, что они неотделимы от человека или группы людей. Наш мозг очень восприимчив к перемещениям других людей и животных – это часть нашего эволюционного наследия, – поэтому мы всегда готовы распознать биологическое движение и отреагировать на него. Под биологическим понимается такое движение, которое создается в процессе перемещения физических тел. В одном из классических экспериментов на человека надевают специальный черный костюм, к складкам и швам которого прикреплены маленькие зажженные лампочки. Если лампочки совершенно неподвижны, то на фоне черного пиджака они выглядят как отдельные светящиеся точки; но как только они приходят в движение, будь то ходьба, бег или какое-то другое перемещение, мы сразу же распознаем в них движущегося человека.

Это происходит потому, что зона V5 связана с другой зоной мозга – височными долями, которые отвечают за распознавание находящихся в движении тел и лиц. Эта зона известна как височная верхняя борозда; она активируется и реагирует, как только мы видим движущееся тело. Височная верхняя борозда соединяет зрительную и слуховую информацию и напрямую связана с нашими двигательной и сенсорной системами. В ней тоже имеется система зеркальных нейронов, которая помогает согласовывать наши действия с действиями других людей или симпатизировать им (мы вернемся к этой зоне и более подробно расскажем о ней в главе 7, когда будем рассматривать движение).

Случай из практики: повреждение зоны V5

Поскольку у мозга две стороны, то повреждение одной из них часто никак не отражается на нашей обычной деятельности, и наш организм продолжает функционировать как ни в чем не бывало. Но у одной женщины оказались повреждены обе стороны мозга, причем именно в зоне V5, и в результате она полностью утратила способность к распознаванию движения: вместо него она видела ряд статичных, неподвижных образов. Если она переходила дорогу, то в первый момент она видела машину вдалеке, а в следующий эта же машина была очень близко. Когда же женщина пыталась налить в чашку воды, то вообще не видела, как та наполняется: сначала она видела чашку пустой, а потом – переполненной, когда вода уже переливалась через край. Интересно, однако, что в ряде движущихся огней она без труда могла вычленять биологическое движение (во всяком случае, могла сказать, что это именно тело, а не случайная группа огней), но при этом не могла определить направление этого движения.

Как мы различаем людей

Люди, как известно, – существа весьма и весьма коммуникабельные, и наш мозг является проводником этой нашей особенности. Поэтому вряд ли стоит удивляться тому, что, когда мы видим других людей, некоторые части нашего мозга особым образом реагируют на это. Когда мы видим фигуры людей или части их тела, будь то реальные фигуры и части или линейные рисунки и контурограммы, о которых шла речь выше, одна часть мозга тут же активируется – это так называемая экстрастриарная зона (от лат. extra – «сверх», «вне»). Название говорит само за себя: эта зона находится вне основной зрительной коры, которую иногда называют стриарной корой (от лат. striae – «полосы»), так как она содержит полоску из более темных клеток. Экстрастриарная зона отвечает главным образом за идентификацию тел и их контуров, доставляя эту информацию к другим частям мозга, отвечающим за эмпатию или эмоции.

Экстрастриарная зона не занимается выявлением тонкостей или выяснением того, что в данное время происходит с телом; ее интересуют только контуры или изображения тела. Временное прерывание функции экстрастриарной зоны, достигаемое с помощью магнитной стимуляции, показывает, что она активируется только тогда, когда мы или идентифицируем части тела, или устанавливаем различие между ними, но не когда они выполняют какие-то действия. В одном из исследований участникам показали изображение обычной руки и изображение руки, проткнутой иголкой, но реакция их мозга на оба изображения была абсолютно идентичной. Однако они по-разному среагировали на различия формы и контуров тела в зависимости от того, было ли это тело худым или толстым. Это заставляет предположить, что у некоторых из них (все эти люди страдали анорексией) имеются повреждения в экстрастриарной зоне, а это приводит к тому, что они всегда неверно оценивают габариты своего тела, считая, что оно толще, чем есть на самом деле.

Различать части тела – это одно, но что происходит, когда мы видим знакомого человека? Здесь уже активируется другая часть мозга, участвующая в распознавании тел, – та, которая непосредственно связана с нашей социальной памятью и воспоминаниями о людях в целом. Эта часть большого мозга находится прямо под затылочной долей, где она соединяется с височной долей. В отличие от экстрастриарной, эта зона не реагирует на линейные фигуры или контурограммы тела, но фокусируется на всем теле, а потому по-разному реагирует на тех, кто нам знаком, и тех, кого мы не знаем. Данная зона называется веретенообразной телесной областью, поскольку она отвечает за распознавание тел и размещается вдоль веретенообразной лицевой области, отвечающей за распознавание лиц. И это не случайно: когда мы распознаем людей, обе эти области действуют сообща.

Распознавание лиц

Умение распознавать других индивидуумов и различать людей между собой – насущно важное качество для такого социального существа, как человек. Но распознавание лиц – сложная задача, которая состоит из трех основных элементов:

1) распознавания отдельного светотеневого образа как человеческого лица;

2) идентификации самого лица как атрибута, принадлежащего отдельному индивидууму;

3) интерпретации выражения, взгляда и прочих коммуникативных знаков, характерных для лицевой мимики.

Первый элемент – распознавание лица – относится к той части зрительной коры, которая называется затылочной долей мозга. Она размещается под экстрастриарной зоной и выполняет ту же функцию, но только различает не тела, а лица. Нейроны затылочной зоны возбуждаются в тот момент, когда мы смотрим на лица или на изображения лиц, а не тогда, когда мы смотрим на тела или другие объекты. Другими словами, они фокусируются исключительно на физических аспектах лицевых примет и потому равным образом реагируют как на перевернутые лица, так и на лица, представленные в должном ракурсе. Это первая стадия анализа лиц, получения информации от первичной зрительной коры и пересылки ее в две другие зоны.

Вторая зона – веретенообразная лицевая область – размещается под большим мозгом, рядом с веретенообразной телесной областью (рисунок 3.8). Клетки в этой зоне реагируют на лица в большей мере, чем на другие раздражители, и активнее всего они реагируют именно на знакомые лица. Более того, они будут точно так же реагировать на то же самое лицо даже в том случае, если это лицо будет сориентировано совсем по-другому или будет нести на себе отпечаток иных выражений. Веретенообразная лицевая зона напрямую связана с височной долей большого мозга, а именно там хранится биографическая и персональная информация, так же как и имена.

Поскольку веретенообразных лицевых зон две – по одной в каждом полушарии, – то крайне редко встречаются случаи, когда человек полностью теряет способность различать лица. Однако частичная потеря такой способности встречается не так уж и редко. Люди, страдающие болезнью Альцгеймера, зачастую не узнают членов своей семьи, что вызывает у последних вполне объяснимые переживания. Причем в ряде случаев подобное происходит именно из-за повреждения нервных клеток в веретенообразной лицевой зоне. Но прозопагнозия, т. е. неспособность распознавать лица, может встречаться и у людей, казалось бы, совершенно нормальных и не страдающих деменцией.

Рисунок. 3.8. Веретенообразная и лицевая области

Третья зона мозга, связанная с распознаванием лиц, – верхняя височная борозда – отвечает, кроме того, о чем говорилось выше, за восприятие движения. Эта зона реагирует на лицевые изменения: изменение выражения, взгляда, движения губ и т. д., – что очень важно в контексте социального общения с присущей ему эмоциональностью. Информацию эта зона получает от лимбической системы, миндалевидного тела и прочих участков мозга, отвечающих за эмоции (более подробно мы рассмотрим их в главе 8). Все эти связи следует расценивать в свете того, что именно эта, а не какая-то другая зона мозга увязывает выражения лиц людей с испытываемыми эмоциями и делает их доступными нашему пониманию.

Верхнюю височную борозду мы используем также для чтения по губам: она объединяет информацию, получаемую из зрительной и слуховой коры, связывая зрительные послания со звуками речи, еще не облеченными в слова, т. е. реагирует наиболее эффективно именно тогда, когда слуховая информация соотносится с движением губ. А это немалое подспорье во время бесед, диалогов и разговоров в ходе ежедневного общения. Умение читать по губам чаще всего помогает людям, утратившим слух, однако все мы тоже в известной степени им пользуемся. Именно эта часть мозга, когда она функционирует должным образом, сообщает нам, что с фильмом или видеофильмом что-то не так, например что звук и изображение не синхронизированы. Она же играет определенную роль и в отслеживании последовательности действий, но там ее роль менее очевидна. Зато когда речь идет о лицах и произносимых словах, ее функция очень даже ясна.

Тот факт, что веретенообразная лицевая область и верхняя височная борозда заведуют лицевой информацией, причем в различных аспектах, подтверждают результаты исследований, проведенных учеными в 2000 году (см. Э. Хоффман и Дж. Хэксби, 2000) с использованием фМРТ. Участникам эксперимента было предложено высказать свое мнение о картинах. Когда они высказывались об особенностях того или иного лица, исследователи зарегистрировали повышенную активность в веретенообразной лицевой области, при этом верхняя височная борозда никак не реагировала. Когда же их попросили высказаться о выражении глаз, то веретенообразная область никак не отреагировала, зато активировалась верхняя височная борозда.

Таким образом, наша зрительная система – система комплексно-социальная. Часть ее действует бессознательно; другие же части слишком сложны, чтобы составить о них вполне четкое представление. Однако работа продолжается, и исследователи постоянно пополняют свои знания, обнаруживая что-то новое; впрочем, это же можно сказать и обо всех зонах и областях головного мозга. Как бы там ни было, мы унаследовали весьма замысловатую систему, эволюционировавшую на протяжении длительного времени – начиная от простейших функций вроде умения отличать наличие света от его отсутствия и заканчивая умением четко распознавать отдельных людей.

Фокусные точки

1. Существуют виды бессознательного зрения, которое осуществляется механизмами, созданными в ходе эволюции нашего зрительного восприятия. Слепозрение – один из них.

2. При нормальном сознательном зрении информация передается от глаз к таламусу, а затем к зрительной коре. Зрительная хиазма доставляет сообщения от обоих глаз к одной и той же части мозга.

3. В визуальной коре зрительная информация сортируется с целью идентификации основных объектов и объединяется с жизненным опытом, давая нам сведения о цвете и расстоянии.

4. Умение улавливать движение – очень важное свойство в борьбе за выживание, и наш мозг автоматически увязывает отдельные биты информации, создавая из них безостановочное движение.

5. Наша социальная природа отражается на уровне мозга: в его строении выделены специфические зоны, отвечающие за распознавание тел и лиц других людей.

Следующий этап

Из следующей главы мы узнаем, как мозг распознает звуки, которые мы слышим, и осмысливает их.

Глава 4. Как мы распознаем то, что слышим

Из этой главы вы узнаете:

? все о процессах, связанных со слухом;

? как мы слышим звуки;

? как мы среди прочих звуков распознаем речь;

? как мозг обрабатывает музыку и ритмы.

«Если в лесу падает дерево и никто этого не слышит, можно ли говорить о том, что падение дерева действительно вызывает некий звук?» – гласит классическая загадка, по поводу которой философы спорят уже многие столетия. Но для психологов это давно уже не загадка. Падающее дерево, утверждают они, производит не звук, а колебания волн, которые распространяются в воздухе, а наш мозг распознает эти колебания и преобразует их в звуки. Звуки – это то, что мы слышим. Если рядом нет ни души и никто эти звуки не слышит, то нет и самих звуков – исключая, пожалуй, только лесных животных, которые могут в этот момент оказаться поблизости и услышать, как падает дерево.

Слух – второй по важности орган чувств. Если мы не слышим или если наш слух по какой-либо причине сильно ослаблен, это нас огорчает, ведь, лишаясь слуха, мы в то же время лишаемся возможности общаться с другими людьми. Создается ощущение (если не полное, то частичное) отстраненности от жизни с ее процессами. Вот почему слуховой аппарат, язык жестов и другие средства общения, к которым прибегают глухие или люди с ослабленным слухом, столь важны во всех отношениях. Слух – неотъемлемая часть системы общения с другими людьми: он помогает нам постоянно быть в курсе того, что происходит вокруг.

Звуки – это впечатления, это конечный результат восприятия тех вибраций, которые пронизывают воздух (или воду, если мы вдруг оказываемся под водой). Мы, люди, умеем распознавать очень широкий диапазон звуков – от очень высоких, обладающих высокочастотными вибрациями, до очень низких, наделенных низкочастотными вибрациями. Однако многие животные, как и в случае со светом, могут распознавать звуковые сигналы, намного превышающие диапазон человеческого слуха. Летучие мыши, например, издают и воспринимают на слух гораздо более высокие звуковые вибрации, нежели это свойственно людям, поэтому летучая мышь в полете нам кажется совершенно беззвучной, хотя в действительности она издает высокочастотный писк и слышит, как он отдается эхом. На другом конце спектра – киты: они издают звуки настолько низкие, что те вообще не воспринимаются человеческим ухом, но при этом распространяются под водой на огромные расстояния и улавливаются другими китами, находящимися за сотни миль. На суше подобным образом общаются слоны: они издают инфразвуки настолько низкие, что человеческое ухо не в силах различить их, зато другие слоны спокойно улавливают их на больших расстояниях.