Оценить:
 Рейтинг: 4.5

Антрополог на Марсе

Год написания книги
2012
Теги
<< 1 2 3 4 5 6 7 ... 35 >>
На страницу:
3 из 35
Настройки чтения
Размер шрифта
Высота строк
Поля

В XVII веке Джон Локк, английский философ, сторонник сенсуализма, высказал мысль, что слух, зрение да и остальные внешние чувства человека являются пассивными и рецептивными. Неврологи конца XIX столетия придерживались именно этого мнения и, исходя из него, строили гипотезы и об анатомии мозга. Зрительные ощущения оценивались ими как «чувственные данные», передающиеся с сетчатки в зрительную зону мозга. Одновременно считалось, что цвет является неотъемлемой частью зрительных ощущений. Такое суждение, с точки зрения анатомии, исключало само существование отдельного центра хроматического восприятия и даже не допускало предположения о наличии такого органа зрения. Поэтому, когда в 1888 году Веррей опубликовал результаты своих исследований, он встретил активное неприятие. В его наблюдениях сомневались, его тесты критиковали, в его исследованиях находили изъяны, но главной причиной критики полученных результатов явилось их расхождение с существовавшей доктриной.

Оппоненты Веррея говорили о том, что раз не существует отдельного центра хроматического восприятия, то и ахроматопсия не может существовать сама по себе. Случай, описанный Верреем, так же как и два других схожих случая, описанных в медицинской литературе в девяностых годах XIX столетия, мнения большинства не поколебали. Вопрос о церебральном происхождении цветовой слепоты даже не поднимался в течение последующих семидесяти пяти лет[15 - В изданном в 1911 г. фундаментальном труде Гельмгольца «Физиологическая оптика» («Physiological Optics») о церебральном происхождении цветовой слепоты даже не упоминается, хотя самой болезни посвящен целый раздел. – Примеч. авт.]. О церебральном происхождении цветовой слепоты снова заговорили лишь в 1974 году[16 - Правда, и до этого появлялись отдельные публикации, посвященные ахроматопсии, но они оставались незамеченными. Так, Курт Голдштейн отмечал, что наблюдал несколько случаев церебральной ахроматопсии, не сопровождавшейся другими дефектами зрения. Однако он не включил результаты своих наблюдений в свой главный труд по нейролингвистике «Языки языковые нарушения» («Language and Language Disturbances»), изданный в 1948 г.].

Наш пациент и сам интересовался тем, что же происходит в его мозгу. Хотя теперь мистер И. жил в черно-белом мире, он замечал, что на его восприятие цвета влияет освещение. Так, он говорил нам, что красные предметы, которые обычно кажутся ему черными, становятся более светлыми, когда на них падает красный свет заходящего солнца. Явление становилось более выраженным при люминесцентном освещении, изменяющем яркость предметов. При таком освещении, говорил мистер И., ему казалось, что он находится в «непостоянном», «неустойчивом» мире, в котором белые и черные предметы беспрестанно меняют цвет[17 - Подобный феномен описал Кнут Нордби. В одном из своих трудов он упомянул о том, как однажды, когда он учился в первом классе, учитель принес с собой алфавит, в котором гласные были красными, а согласные черными. Такой алфавит видел и я, я им пользовался и дома. И вот однажды осенним утром при электрическом освещении я с удивлением увидал, что гласные буквы красного цвета стали неожиданно темно-серыми, в то время как цвет согласных не изменился. Этот случай помог мне понять, что восприятие цвета зависит от освещения. Пользуясь научной терминологией, скажем так: цвет обусловлен действием на орган зрения лучей света определенного спектрального состава. Осветив красный предмет белым светом, мы потому будем видеть его красным, что из всех спектральных лучей, содержащихся в белом свете, от него преимущественно отразятся лучи, производящие ощущение красного цвета. Если осветить тот же предмет другим светом, он будет выглядеть по-другому. – Примеч. авт.].

Все это, конечно, трудно объяснить, пользуясь классической теорией цвета – суждением Ньютона об инвариантной связи между длиной волны падающих в глаз световых лучей и цветом с последующей передачей полученной информации от сетчатки к мозгу и ее трансформировании в цветовое ощущение.

Несколько позже учение Ньютона побудило немецкого поэта Иоганна Вольфганга Гете приняться за исследование цвета исходя из собственных взглядов, в результате чего возникли физиологическая оптика и учение о психологическом воздействии света. В конце XX века Гете обратил внимание на несовместимость классической цветовой теории с реальностью. Он чувствовал, что учение о цвете должно объяснять феномен цветных теней, окрашенность последовательных образов и влияние освещения на восприятие цвета, а также в существование цветных и других зрительных иллюзий. «Оптическая иллюзия, – говорил Гете, – есть оптическая истина». Чтобы понять пути восприятия цвета человеком, чтобы понять зрительные иллюзии, одной физики Ньютона недостаточно. Для этого понимания, считал Гете, нужно еще изучить свойства мозга. «Визуальная иллюзия есть неврологическая действительность», – говорил он.

Цветовая теория Гете, которую он по значимости приравнивал к своим литературным творениям, была тем не менее раскритикована его современниками, посчитавшими ее псевдонаучной, и она несколько десятилетий пребывала в забвении. О ней вспомнили в конце XIX столетия благодаря усилиям Гельмгольца, который стал читать лекции о цветовой теории Гете. Гельмгольц отдавал должное «цветовому постоянству» предметов, благодаря которому, как он полагал, люди знают, как эти предметы выглядят вне зависимости от длины волны падающих на них световых лучей. Длина волны, отражаемая, к примеру, яблоком, а значит, и его цвет зависят от освещения но тем не менее мы видим его красным. Такое видение, – считал Гельмгольц, – не просто результат перехода длины волны в цвет, но и «бессознательное умозаключение», или «акт суждения». «Цветовое постоянство», по Гельмгольцу, есть явление, благодаря которому человек выделяет перцепционный мир из хаотичного сенсорного потока, – мир, который не стал бы явью, если бы ощущения человека были лишь отражением непредсказуемых и непостоянных данных, воспринимаемых рецепторами.

Таинством цветного зрения интересовался и современник Гельмгольца Джеймс Клерк Максвелл. Он сформулировал понятие смешивания цветов, изобретя цветной волчок, поверхность которого, окрашенная в разные цвета, при вращении превращалась в серую, а также цветной треугольник, с помощью которого оказалось возможным получить любой цвет путем различного смешивания трех основных цветов. Эти предварительные работы позволили Максвеллу в 1861 году произвести эффектную демонстрацию получения цветного изображения. Съемка цветного объекта (радуги) проводилась с помощью красного, зеленого и фиолетового светофильтров на несенсибилизированную фотопластинку, а затем черно-белые цветоотделенные позитивы через эти же светофильтры проецировались на экран, на котором вспыхнула радуга со всеми присущими ей цветами. Произведя этот опыт, Максвелл задавался и мыслью, как эти цвета воспринимаются мозгом: сложением цветоотделенных изображений или их невральными коррелятами[18 - Продемонстрировав цветное изображение, полученное от одновременного проецирования на экран красного, зеленого и фиолетового диапозитивов, Максвелл доказал этим справедливость трехкомпонентной теории цветного зрения и одновременно наметил пути создания цветной фотографии. Вначале для этой цели использовались громоздкие фотокамеры, которые расщепляли падающий на них свет на три луча и пропускали их через фильтры трех основных цветов. В шестидесятые годы XIX столетия получением цветного изображения занимался и Дюко дю Орон, а в 1907 г. братья Люмьеры разработали процесс «автохром», при котором использовались растры из окрашенных в красный, зеленый и фиолетовый цвета зерен крахмала, которые располагались между стеклом или пленкой и светочувствительным слоем. При съемке со стороны стекла окрашенные элементы растра служили цветоделящими микросветофильтрами, а в позитивном изображении, полученном путем обращения, – элементами цветовоспроизведения. В сороковые годы XX века, когда я был юношей, все еще были в ходу процессы получения цвета методами Люмьеров, Дюфе и Финлея, и эти работы пробудили у меня интерес к природе цвета. – Примеч. авт.].

В 1957 году, почти через сто лет после эффектной демонстрации Максвеллом цветного изображения, Эдвин Лэнд, изобретатель полароида, произвел еще более эффектную демонстрацию такого изображения. Но, в отличие от Максвелла, он сделал только два черно-белых слайда (используя фотоаппарат с расщеплением луча, так что оба снимка были сделаны в одно и то же время из одной точки через одни и те же линзы) и спроецировал изображения на экран с помощью двухлинзового проектора. При съемке Лэнд использовал два фильтра: красный, пропускавший только длинноволновую часть спектра, и зеленый, пропускавший более коротковолновую часть спектра. При проецировании на экран длинноволнового слайда использовался красный луч из длинноволновой части спектра, а для другого слайда – луч белого света. Ожидалось, что на экране появится бледно-розовое изображение. Однако на экране неожиданно появилась цветная фотография женщины, блондинки с голубыми глазами и естественным цветом кожи в красном пальто с сине-зеленым воротником.

Демонстрация Лэндом получения цветного изображения поразила своей простотой и походила на цветную иллюзию, о которой говорил Гете, – иллюзию, продемонстрировавшую неврологическую правду того, что цвета не самостоятельные субстанции и не автоматическая корреляция длины волны луча света, вызывающие ощущение определенного цвета, а субстрат мозга.

Этот эксперимент выглядел как аномалия и не укладывался в существовавшую цветовую теорию, но и не породил новой. Более того, казалось возможным, что знание зрителем существующих цветов может влиять на его восприятие.

Чтобы показать, что не существует ключа для предсказания цвета, который будет увиден, Лэнд решил заменить привычные, естественные изображения окружающего мира абстрактной многоцветной мозаикой, представлявшей собой набор полосок цветной бумаги. Такого рода мозаики напоминали картины голландского художника Пита Мондриана, и Лэнд назвал их «цветными Мондрианами». Используя мондрианы, освещавшиеся тремя проекторами, и три фильтра – красный (длинноволновый), зеленый (средневолновый) и синий (коротковолновый) – Лэнд показал, что если на поверхности экрана формируется часть сложной многоцветной картины, то при этом нет простой связи между длиной волны света, отраженного от экрана, и воспринимаемым цветом.

Более того, если отдельную цветную полоску (которую, к примеру, мы обычно видим зеленой) изолировать от окружающих цветов, она будет восприниматься как белая или как бледно-серая вне зависимости от того, какой луч света использовался для ее освещения. Лэнд показал, что такая полоска не может считаться прирожденно зеленой, а свой цвет она получает, взаимодействуя с окружающими ее зонами мондриана.

В то время как, согласно классической теории Ньютона, цвет представлялся локальным и повсеместным и зависел от длины волны света, отраженной от каждой точки объекта, Лэнд показал, что цвет распределен не локально и не повсеместно, а зависит при наблюдении всей картины от восприятия цветов каждой точки объекта и цветового фона. При этом должны иметь место непрерывные связи, сравнение каждой части зрительного поля с его собственным окружением, чтобы получить глобальный синтез – по Гельмгольцу, совершить «акт суждения».

Лэнд показал, что это положение, или корреляция, подчиняется фиксированным, формальным правилам и что он в состоянии предсказать, какие цвета будут восприняты наблюдателем в различных условиях. Он изобрел «цветной куб», алгоритм для осуществления этой цели, а в сущности – модель сравнения мозгом яркости при различных длинах волн всех частей сложной многоцветной картины. В то время как цветовая теория Максвелла и его цветной треугольник основывались на концепции сложения цветов, модель Лэнда основывалась на сравнении.

Он полагал, что при восприятии объекта происходит сравнение двух сигналов: отражения от всей картины определенной группы длин волн или спектра (по терминологии Лэнда, «световой записи» спектра) и воздействия трех отдельных световых записей для трех длин волн, относящихся грубо к красной, зеленой и синей длинам волн. Этот второй сигнал создает цвет.

В то же время Лэнд старался избегать объяснений процессов, происходящих в мозгу при выполнении этих операций, и очень осторожно назвал свою теорию цветового зрения «теорией ретинекса», подразумевая, что должно существовать многофункциональное взаимодействие между сетчаткой (ретиной) и корой (кортексом) головного мозга.

Если Лэнд приближался к решению загадки цветового зрения на психофизическом уровне, опрашивая людей, как они воспринимают сложную многоцветную мозаику при изменении освещения, то Семир Зеки, ученый, работающий в Лондоне, решал проблему на физиологическом уровне путем внедрения в зрительную кору обезьян микроэлектродов, после чего измерял нейронные потенциалы, генерируемые при появлении цветного стимула, обычно изготовленного из цветной бумаги. В семидесятые годы XX века Зеки удалось найти на уровне циркуметриарной коры обезьян в зоне V

группу клеток, которая, как он посчитал, реагирует на цвет. Зеки назвал их «цветокодирующими клетками»[19 - В соседней зоне коры Зеки нашел клетки, которые, как он счел, отвечают за зрительное восприятие движения. В 1983 г. интересное сообщение о полном невосприятии движения пациентом было сделано Зилем, фон Крамоном и Маем. Пациентка, за которой они наблюдали, потеряла способность воспринимать движение объектов во всех трех измерениях. К примеру, она затруднялась налить чай или кофе в чашку, потому что жидкость казалась ей замороженной. Когда все же она решалась произвести это действие, она не могла его своевременно прекратить. Пациентка также жаловалась на то, что ей трудно вести беседу, ибо не может уследить за движением губ собеседника. В многочисленной компании женщина старалась не находиться – неожиданная смена людьми их месторасположения ее раздражала. Серьезные неудобства она испытывала и на улице. Перейти дорогу для нее стало проблемой. «Когда я вижу автомобиль, мне кажется, что он далеко, – жаловалась она, – но едва я соберусь перейти улицу, как эта машина неожиданно оказывается вблизи». В конце концов она научилась определять расстояние до двигающейся машины по производимому ею шуму. – Примеч. авт.]. Таким образом, через девяносто лет, после того как Вилбрандт и Веррей высказали предположение о наличии в мозгу специального центра, отвечающего за восприятие цвета, Зеки доказал, что такой центр действительно существует.

Пятьюдесятью годами раньше видный невролог Гордон Холмс, обобщив двести случаев нарушения зрения, вызванного огнестрельными ранениями головы, поразившими зрительную кору, не выявил ни одного случая ахроматопсии. Исходя из этого, он заключил, что цветовая слепота не может возникнуть лишь от одного повреждения зрительной коры. Заключение такого крупного авторитета в области неврологии, каким являлся Гордон Холмс, привело к тому, что проблема потеряла практический интерес[20 - По этому поводу Дамазио заметил, что описанные Холмсом случаи касаются повреждений дорсальной части затылочной доли мозга, что не могло вызвать ахроматопсии. – Примеч. авт.].

Положение изменилось после того, как Зеки в семидесятые годы XX века опубликовал ряд работ в области неврологии. После этого в медицинских журналах стали появляться статьи, описывающие новые случаи ахроматопсии с приложением результатов исследований по визуализации мозга с помощью новых технических достижений (аксиальной компьютерной томографии, ядерно-магнитного резонанса, позитронной эмиссионной томографии). В эти годы впервые появилась возможность визуально определить, с помощью каких зон мозга человек воспринимает цветное изображение. Хотя описываемые в литературе случаи часто касались других повреждений зрения (ослабления поля зрения, зрительной агнозии, алексии), повреждения, их вызывающие, как представлялось исследователям, находились в срединной ассоциативной коре, в зонах, соответствующих зоне V

коры головного мозга обезьяны[21 - Большую работу в этой области проделали Антонио и Ханна Дамазио и их коллеги в университете Айовы. Их отчеты о проведенных исследованиях весьма обстоятельны и убедительны – Примеч. авт.].

В шестидесятых годах исследователи обнаружили в зоне V

зрительной коры обезьяны клетки, чувствительные к длине волны, но не к цвету. В начале семидесятых годов Зеки обнаружил в зоне V

клетки, чувствительные к цвету, но не чувствительные к длине волны. Однако эти клетки, указал он, получают импульсы от клеток зоны V, проходящие через промежуточную зону V Таким путем чувствительность популяции зоны V

покрывает большую часть диапазона видимого спектра.

Таким образом, Зеки подтвердил гипотезу Лэнда на анатомическом и физиологическом уровнях: световые записи для каждого спектра принимаются чувствительными к длине волны клетками зоны V, после чего сигналы сравниваются и коррелируются цветокодирующими клетками зоны V

. Каждая из этих клеток функционирует как коррелятор Лэнда или как исполнитель «акта суждения», о котором говорил Гельмгольц.

Цветовое зрение, как и другие виды зрительных ощущений (глубинное зрение, восприятие движения, восприятие формы), не требует навыков и является естественной способностью человека. Правда, ощущение цвета можно вызвать искусственно – путем магнитной стимуляции зоны V тем самым породив ощущение цветных кругов и гало, так называемых хроматофенов[22 - Такие хроматофены могут возникать спонтанно при глазной мигрени. Мистер И. рассказал нам о том, что до происшедшего с ним несчастного случая у него иногда болела голова, а боль при этом сопровождалась появлением перед глазами цветных искр и кругов. Любопытствующий может спросить, что бы ощутил мистер И., если бы ему стимулировали зону V

. Ответ прост: в то время, когда мы наблюдали за мистером И., магнитная стимуляция ограниченного участка мозга была технически невозможна. Можно задать и другой вопрос: теперь, когда такая стимуляция стала осуществимой, не стоит ли ее опробовать на людях с врожденной ахроматопсией? Такие эксперименты мне неизвестны, и потому выскажу лишь соображение по этому поводу. Возможно, что у людей с врожденной цветовой слепотой зона V

не развита, ибо не получает сигналов от колбочек сетчатки. Но если зона V

существует как функционирующее устройство (хотя и не функционирует), ее стимуляция может вызывать поразительный эффект – взрыв беспрецедентного, совершенно нового ощущения в мозгу (сознании). В 1758 г. Хьюм любопытствовал, может ли человек представить себе и воспринять цвет, который он никогда в жизни не видел. Вероятно, на этот вопрос теперь можно ответить. – Примеч. авт.]. Но в обыденной жизни цветовое зрение является одним из внешних чувств человека, частью нашего бытия. Зона V

может являться генератором цвета, но она, безусловно, связана с сотней других зон мозга и, возможно, в определенной степени управляется ими. Можно сказать, что интеграция происходит на высшем уровне, а ощущение цвета связано с памятью, ожиданиями, ассоциациями и желанием привести окружающий мир в соответствие с нашим собственным представлением[23 - Интересную мысль о силе ожидания и даже о душевном состоянии человека при восприятии цвета высказал один из моих пациентов, дисхромат, смешивавший красный цвет с зеленым. Такие люди затрудняются, к примеру, собирать красные ягоды в темно-зеленой траве, не замечают краски утренней зари, если кто-то не обратит их внимание на красивое зрелище. Так вот, этот человек сказал мне: «Чтобы “увидеть” цвета, которые такие люди, как я, обычно не воспринимают, наши бедные колбочки нуждаются в расширении интеллекта и знаний, во внимании и сильном желании исполнить свое стремление». – Примеч. авт.].

Мистер И., страдавший церебральной ахроматопсией (к счастью, не сопровождавшейся другими дефектами зрения), оказался, как я уже отмечал, интеллигентным, здравомыслящим человеком. К тому же он был художником и мог не только рассказать, но и наглядно продемонстрировать, как изменились в новых условиях его зрительные способности. Правда, когда мы впервые встретились с ним, он все еще пребывал в таком подавленном состоянии, что не находил подходят них слов для того, чтобы описать мир, в котором очутился.

После встречи с мистером И. я позвонил профессору Зеки и рассказал ему о необычном пациенте. Мой рассказ заинтересовал Зеки, и он выразил желание подвергнуть мистера И. мондриановскому тесту (которому он вместе с Лэндом не раз подвергал людей как с нормальным зрением, так и с дефектами зрения). Зеки прилетел в Нью-Йорк и присоединился ко мне, Бобу Вассерману, офтальмологу, и Ральфу Сигелю, нейрофизиологу.

При проведении теста мы использовали мондриановский стенд с большим набором особо ярких полосок цветной бумаги. Стенд освещался сначала рассеянным белым светом, а затем последовательно лучами, пропускавшимися через фильтры: красный (длинноволновый), зеленый (средневолновый) и синий (коротковолновый).

Мистер И. сумел различить геометрические формы большинства полосок на стенде, а вот их цвет он воспринимал в виде различных оттенков серого, но зато смог без труда классифицировать их по тональным значениям серой шкалы. Правда, иногда он все же сбивался. Так, находившиеся рядом красная и черная полоски при освещении стенда рассеянным белым светом казались ему одинаково черными. При освещении стенда световым лучом, прошедшим через фильтр, картина менялась: отдельные полоски становились контрастнее. Однако при смене фильтров полоски (за исключением черных) в восприятии пациента меняли свои цвета. Так, зеленая полоска казалась ему белой при использовании средневолнового фильтра и черной при использовании длинноволнового фильтра.

На наши вопросы мистер И. отвечал уверенно, почти не задумываясь. Человеку с нормальным зрением было бы сложно да и, наверное, невозможно дать такие точные и «правильные» оценки цветов, увиденных им картинок, даже будучи знакомым с современной цветовой теорией. Для нас, подвергнувших мистера И. тесту на мондриановском стенде, стало ясно, что наш пациент хорошо реагирует на смену длины волны при освещении стенда, но установить истинный цвет полосок ему не под силу.

Это исследование не только внесло ясность в причину дефекта зрения нашего пациента, но и помогло установить очаг поражения, приведший его к цветовой слепоте. Стало очевидным, что у мистера И. поражена зона V

вторичной зрительной коры головного мозга или утрачены ее связи с другими зонами. Зона V

в человеческом мозге очень мала, но в то же время наша способность воспринимать цвет, жить в мире красок зависит от ее функционирования. Следствием сотрясения головного мозга, полученного мистером И. в результате автомобильной аварии, и стало поражение этой зоны, что привело к цветовой слепоте, изменившей его жизнь.

Сделав такое заключение, мы решили провести визуализацию мозга мистера И. с помощью аксиальной компьютерной томографии и ядерно-магнитного резонанса. Однако видимых дефектов мы не нашли. Вероятно, тому виной была техника, имевшая небольшую величину разрешения, что не позволяло увидеть миниатюрного повреждения зоны V

Вероятен был и другой вариант: дефект этой зоны носил не механический, а метаболический характер. Наконец, представлялось возможным, что повреждена не зона V

, а связанные с ней зоны V

и V

а точнее, так называемые «шарики» зоны V

и «полоски» зоны V

[24 - Повреждение зоны V

может быть установлено с помощью позитронной компьютерной томографии, которая позволяет установить степень метаболической активности различных зон мозга даже в том случае, если при визуализации мозга с помощью аксиальной компьютерной томографии и ядерно-магнитного резонанса анатомические повреждения в этих зонах не обнаружены. К сожалению, при обследовании мистера И. мы не обладали всей нужной нам техникой. – Примеч. авт.].

Зеки и Фрэнсис Крик, присоединившийся к нам при визуальном исследовании мозга мистера И., отметили, что эти миниатюрные тела весьма активны метаболически и потому, вполне вероятно, чрезвычайно чувствительны даже к временному уменьшению кислорода в крови. Крик, с которым я детально обсуждал результаты наших исследований, предположил, что мистер И. мог отравиться угарным газом, который, как известно, ухудшает цветовое восприятие, влияя, по всей вероятности, на степень насыщения кислородом зон V

, V
<< 1 2 3 4 5 6 7 ... 35 >>
На страницу:
3 из 35