«Фокусы мозга: Как нейронаука объясняет иллюзии восприятия»
Почему наше зрение не абсолютно
Фокусники искусно управляют вниманием зрителя, чтобы заставить его верить в то, что кажется невозможным. И удается им это не благодаря одной только ловкости рук. В книге «Фокусы мозга: Как нейронаука объясняет иллюзии восприятия» («Альпина нон-фикшн»), переведенной на русский язык Натальей Луговой, нейроученые Хорди Ками и Луис Мартинес рассказывают, почему фокусы застигают нас врасплох и какие когнитивные процессы лежат в основе иллюзионизма. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом о том, на какие жертвы приходится идти нашему мозгу, чтобы обработать поступающую зрительную информацию.
Наше зрение относительно, а не абсолютно
Я не изображаю вещи. Я изображаю лишь различия между вещами. — Фраза, приписываемая Анри Матиссу
Для сетей мозга характерно наличие физических «узких мест», в которых информация, полученная и обработанная множеством нейронов, передается уже значительно меньшим числом клеток, чтобы на последующих этапах обработки снова разрастись. Это экономит физическое пространство мозга и уменьшает метаболические затраты. В процессе обработки зрительной системой мозга зрительная информация проходит несколько таких физически узких мест, начиная с того, что поступающая на сетчатку информация из внешнего мира передается в мозг через очень тонкий зрительный нерв.
Чтобы информация могла пройти через такое узкое место, ее значительную часть мозг отфильтровывает и отбрасывает. Из-за этого информация об изображении сначала сжимается, а затем дополняется на своем пути через мозг. При сжатии изображение неизбежно теряет разрешение, восстановить которое можно только с помощью процесса дополнения, называемого интерполяцией. Интерполяция создает новую информацию внутри изображения, прошедшего через фильтр, так что разрешение восстанавливается, но возникает другой побочный эффект: теряется резкость.
Чтобы разобраться, как и почему это происходит, вернемся к проблеме объема зрительного нерва. В главе 2 мы рассказывали о фоторецепторах сетчатки глаза, посредством которых человек получает зрительную информацию. В каждом глазу у нас около 100 миллионов фоторецепторов, которые более или менее равномерно покрывают поверхность сетчатки наподобие пиксельных ячеек на матрице цифровой камеры. Фоторецепторы улавливают фотоны и преобразуют этот физический стимул в понятный мозгу локальный код электрических сигналов. Проблема состоит в том, что для индивидуальной передачи информации от каждого из этих 100 миллионов фоторецепторов потребовалось бы 100 миллионов «проводов» — аксонов ганглионарных клеток сетчатки, образующих зрительный нерв, который соединяет глаз с мозгом. Но это невозможно с точки зрения пространства и энергии. Зрительный нерв, состоящий из 100 миллионов аксонов, имел бы такой же диаметр, как сам глаз, и занимал бы около 40 процентов от общего объема мозга. Кроме того, пришлось бы соответствующим образом увеличить структуры мозга, отвечающие за прием и обработку этой информации. В итоге получилась бы голова размером с небольшой грузовик — нецелесообразное решение с конструктивной точки зрения, которое к тому же требовало бы непомерного количества энергии.