Достижения мозга. Как этот орган стал самой сложной и влиятельной частью тела человека - Паоло Бартоломео
Оба эти способа обработки визуальной информации с использованием вентрального и дорсального пути отвечают различным требованиям: каждый способ – по-разному. Дело в том, что распознаванию предметов мешает одно существенное препятствие: при проецировании одного и того же трехмерного предмета на двухмерную сетчатку глаза наша визуальная система получает крайне разнообразные результаты. Видимость предмета меняется в зависимости от угла зрения, разделяющей нас от него дистанции, освещения и так далее. Для решения этой проблемы, участки, расположенные в нижней части височной доли (участки, прилегающие к конечному пункту вентрального пути), способны объединять их реакцию на предмет в нескольких перспективах: например, они различают маленький стакан от большого, вид стула сверху от вида сбоку, прописную букву от строчной буквы, лицо в анфас от лица в профиль, закрытый зонт от открытого, красный цвет клубники при свете солнца или искусственном освещении от лампы накаливания и так далее. Такая обработка сложна, но эффективна: нам нужно менее одной десятой секунды для категоризации визуальной сцены, например, чтобы отличить лицо от дома.
В отличие от вентрального пути, который для идентификации объектов должен игнорировать некоторые детали, дорсальному пути для планирования взаимодействия с обнаруженными в пространстве предметами необходимо принимать во внимание визуальные и пространственные отличия. Например, чтобы взять стакан, нужны различные движения в зависимости от его размеров и удаленности. Иначе он просто может разбиться!
Визуальная обработка отличается уровнем сложности
В ходе последних десятилетий с помощью функциональной визуализации мы получили важную информацию, касающуюся мозговой организации зрительного восприятия. Расположенные вдоль вентрального пути различные участки коры головного мозга активизируются в основном во время идентификации некоторых категорий сложных объектов типа лица, частей тела, необычных предметов, мест, цветов и слов (рисунок 20).
Речь здесь не идет об абсолютном выборе: участок, занимающийся распознанием лиц, также может взаимодействовать с предметами и буквами и так далее. Как правило, активность задних отделов (затылочная часть) связана с самыми элементарными характеристиками стимулов, например, наличие линий или углов. Чем ближе находится зона к передней части височной доли, тем больше коррелируется ее активность с восприятием и категоризацией сложных стимулов.
20. Схематическое представление определенных с помощью фМРТ специализированных участков вентрального пути зрительной коры. V1 обозначает первичную зрительную кору. Вид головного мозга снизу
Эта специализация проявляется в относительно специфических дефектах восприятия после травмы. В зависимости от задетого участка, пациенты будут страдать от нарушений распознавания предметов (предметная агнозия), нарушений чтения (алексия без аграфии: пациенты утрачивают способность читать, но нормально пишут), проблем с распознаванием лиц (прозопагнозия), нарушений цветового восприятия (ахроматопсия: пациенты видят только черное и белое), неспособности воспринимать движение (акинетопсия) или топографической дезориентации.
Так, долго считалось, что эти участки служили соответствующими местами визуальной идентификации предметов, лиц и так далее. В действительности все обстоит сложнее. Недавно с помощью новых научных методов ученые выявили важность коммуникации этих вентральных участков между собой и с другими системами (среди которых дорсальный путь, нейросети речи и внимания для реализации этих задач.
Теперь считается, что только интегрированная обработка данных между несколькими центрами может помочь осознать богатство нашего визуального опыта. Как и другие когнитивные области, визуальное восприятие все чаще и чаще в определенном смысле считается результирующим свойством динамических сетей, когда все сводится к сумме составляющих частей. Ученые отказались от строго модулярного подхода, в соответствии с которым каждый участок делает свою работу отдельно.
Мысленный взор
Всегда ли нам нужны глаза, чтобы видеть? Вовсе необязательно! На самом деле, большинство из нас мобилизуют «око духа», чтоб представить себе те предметы, которые не попадают в поле зрения. Когда мы погружаемся в воспоминания, с удовольствием читаем роман или рисуем, мы используем зрительное воображение. Благодаря этой способности можем, например, вспомнить улыбку Джоконды, даже не находясь в Лувре, или мысленно увидеть то, что не существует – скажем, мифических животных типа единорога. Получается, что такое мысленное представление обладает настоящей творческой силой – «абсолютной силой», как говорил английский поэт Уильям Вордсворт. Зрительное воображение также важно для предсказания будущих сценариев: например, прежде чем припарковаться в узком месте, мы способны оценить, войдет ли машина в это ограниченное пространство или нет.
Как нам удается представить себе сцены, которые не могут существовать или еще не существуют? Часто у нас создается впечатление, что мы «почти видим» в результате такой работы воображения. Этот почти визуальный характер вызвал появление теоретических моделей, предполагающих равенство между восприятием и зрительным воображением: по мнению ученых, зрительное воображение задействует те же функции и мозговые сети, что и визуальное восприятие, включая первичную зрительную кору (V1 на рисунке 20). Речь идет о доминирующей в нейронауках модели зрительного воображения, которая встречается как в научной литературе, так и в книгах, предназначенных для широкой аудитории. Однако у этой модели есть одна существенная проблема. Разработанная на основе данных визуализации обычного мозга, она не учитывает результаты исследований, полученных у пациентов с травмами мозга. Между тем около двадцати лет назад стало известно, что пациенты с повреждением коры в затылочной части мозга и нарушениями зрительного восприятия могут иметь совершенно нормальное зрительное воображение.
Вот поэтому мы предположили другой вариант: зрительное воображение разделяет некоторые процессы со зрением, но оно не требует активации зрительных участков затылочной доли. Мысленная визуализация, скорее, основана на функционировании зрительных сетей «высокого уровня». Расположенные в «полу» височной доли, в самой нижней части мозга, эти сети, как мы только что видели, имеют важное значение для зрительного распознавания. Как известно, пациенты с обширными травмами височной доли могут утрачивать свои способности зрительного воображения. Совершенно неожиданно выяснилось, что у этих неспособных к визуализации воображаемых предметов пациентов почти всегда были повреждения височной доли левого полушария.
Но как тогда обстоит дело со зрительным воображением у здоровых людей? Чтобы ответить на этот вопрос, мы отобрали двадцать семь работ в области нейровизуализации, отвечавших строгим критериям, и проанализировали результаты (провели то, что в научной методологии называется «метаанализ»). Как мы уже говорили ранее, результаты очевидны: никакой активности в первичной зрительной коре V1 при задействовании зрительного воображения не отмечается. И напротив, интенсивно используется небольшой участок в левом полушарии в области веретенообразной
