Мозг рассказывает. Что делает нас людьми - Вилейанур Рамачандран

Возьмём простейшую из иллюзий, предсказанную ещё Исааком Ньютоном и наглядно продемонстрированную Томасом Янгом (который, по любопытному совпадению, ещё и расшифровал египетские иероглифы). Если вы спроецируете на белый экран круги красного и зеленого цвета так, чтобы они перекрыли друг друга, в действительности вы увидите жёлтый круг. Если у вас три проектора испускающие лучи красного, зеленого и синего цветов, то, соответствующим образом настраивая яркость каждого из них, вы можете получить любой цвет радуги на самом деле сотни различных тонов, просто смешивая лучи в правильном соотношении. Вы даже можете получить белый цвет. Эта иллюзия настолько поразительна, что ей с трудом верят, впервые с ней столкнувшись. Кроме того, она говорит кое-что весьма важное о зрении: несмотря на то что вы можете различать тысячи оттенков цветов, у вас в глазу всего три класса цветочувствительных клеток: одни для красного цвета, другие для зеленого и третьи для синего. Каждый из них наилучшим образом реагирует на цвет только одной длины волны, но будет реагировать, хоть и хуже, и на волны другой длины. Таким образом, любой наблюдаемый цвет будет возбуждать красные, зеленые и синие рецепторы в разных сочетаниях, а высшие механизмы мозга будут интерпретировать каждое сочетание как определённый цвет. Например, жёлтый цвет лежит в спектре на равном расстоянии между красным и зелёным, поэтому он равным образом активизирует красные и зеленые рецепторы, а мозг научился, или развил способность, интерпретировать этот цвет как жёлтый. Использование простых цветных лучей для выведения законов цветового зрения было одним из величайших триумфов науки о зрении. Это проложило путь для цветной печати (из экономии использующей лишь три оттенка чернил) и цветного телевидения.

Рис. 2.3. Яйца или ямки? Вы можете переключаться с одного на другое, просто решите, откуда падает свет слева или справа

Моим любимым примером того, как можно использовать зрительные иллюзии для выявления скрытых предположений, лежащих в основе восприятия, является технология «форма-тень» (рис. 2.3). Хотя художники уже давно используют затенение для усиления впечатления глубины на своих картинах, лишь недавно учёные начали подробно исследовать это явление. Например, в 1987 году я создал несколько компьютерных изображений наподобие показанного на рис. 2.3 набор дисков, в случайном порядке рассредоточенных по серому полю. Каждый диск содержит плавную градацию от белого цвета с одной стороны до чёрного на другой, а фон сделан аккуратно «отцентрованно серым», средним между белым и чёрным. Отчасти эти эксперименты были вдохновлены замечаниями, сделанными физиком Викторианской эпохи Дэвидом Брюстером. Если вы внимательно посмотрите на диски на рис. 2.3, то сначала они покажутся набором яиц, освещённых с правой стороны. С некоторым усилием в них можно увидеть углубления, освещённые с левой стороны. Но даже если вы очень постараетесь, вы не сможете одновременно увидеть часть из них как яйца, а часть как углубления. Почему? Одно из возможных объяснений состоит в том, что мозг по умолчанию выбирает наиболее простую интерпретацию, воспринимая все диски только одним способом. Мне пришло на ум, что второе возможное объяснение заключается в том, что ваша система зрения предполагает, что существует только один источник света, освещающий всю картину или большие её куски. Это не вполне верно относительно пространства с искусственным освещением, состоящим из многих электроламп, но вполне верно для естественной природы, учитывая, что в нашей планетной системе всего одно солнце. Если вам когда-либо удастся изловить пришельца, обязательно покажите ему этот рисунок, чтобы выяснить, состоит ли его солнечная система из одного солнца, как наша. Существо из системы с двумя звёздами может быть невосприимчиво к этой зрительной иллюзии.

Так какое же именно объяснение верно предпочтение более простой интерпретации или допущение единственного источника света? Чтобы выяснить это, я провёл очевидный эксперимент, создав смешанное изображение, показанное на рис. 2.4, где верхний и нижний ряды имеют разное направление затенения. Вы заметите, что на этом изображении, если в верхнем ряду вы увидите яйца, в нижнем ряду обязательно увидите углубления, и наоборот; при этом невозможно видеть их все одновременно как яйца или все одновременно как углубления. Это доказывает, что дело не в простоте интерпретации, а во внутреннем допущении единственного источника света.

Итак, дело продвинулось. На рис. 2.5 затенённые диски затенены не по горизонтали, а по вертикали. Вы заметите, что диски светлые с верхней стороны практически всегда видны как яйца, выгнутые по направлению к вам, в то время как диски тёмные с верхней стороны видятся углублениями. Из этого мы можем заключить, что, вдобавок к предположению о существовании единственного источника света, открытому с помощью рис. 2.4, внутри мозга действует ещё более мощное предположение, что свет светит сверху. Опять-таки, это имеет смысл, учитывая расположение солнца в естественной среде.

Рис. 2.4. Два ряда дисков. Если верхний ряд выглядит как яйца, то нижний как ямки и наоборот. Невозможно воспринимать их одинаково. Рисунок иллюстрирует предположение о «единственном источнике света», которое строится в процессе визуального восприятия

Разумеется, это не всегда верно, иногда солнце находится на горизонте. Однако со статистической точки зрения это верно, солнце уж точно никогда не окажется под вами. Если вы перевернёте изображение сверху вниз, вы обнаружите, что выпуклости и углубления поменялись местами. С другой стороны, если вы повернёте картинку точно на 90 градусов, вы обнаружите, что теперь затенённые диски можно видеть по-разному, как на рис. 2.4, поскольку у вас нет врождённой склонности предполагать, что свет должен приходить слева или справа.

Рис. 2.5. Солнце всегда сверху! Половина дисков (свет сверху) выглядят как яйца, и половина как ямки. Эта иллюзия показывает, что зрительная система автоматически предполагает, что свет падает сверху. Переверните картинку, и яйца поменяются местами с ямками

Теперь я бы хотел, чтобы вы проделали ещё один эксперимент. Вернитесь к рис. 2.4, но на этот раз вместо того, чтобы вращать страницу, поставьте книгу вертикально и наклоните ваше тело и голову вправо, так чтобы ваше правое ухо почти касалось правого плеча, а ваша голова оказалась параллельно земле. Что происходит? Возможность видеть двояко исчезает. Верхний ряд всегда кажется выпуклостями, а нижний ряд углублениями. Это потому, что верхний ряд сейчас светлый с верхней стороны по отношению к вашей голове и сетчатке, хотя он все ещё светлый с правой стороны по отношению к миру. Можно это сказать по-другому: предположение, что свет светит сверху, имеет центром отсчёта голову, а не мир или положение тела. Как будто ваш мозг предполагает, что солнце прикреплено к вашей макушке и остаётся прикреплённым к ней, даже если вы склоняете голову на 90 градусов! Почему же возникло столь глупое предположение? Да потому, что, говоря языком статистики, ваша голова находится в вертикальном положении большую часть времени. Ваши обезьяньи предки крайне редко прогуливались, смотря на мир со склонённой набок головой. Таким образом, ваша зрительная система избирает кратчайший путь, она делает упрощающее предположение, что солнце прикреплено строго над вашей головой. Цель зрения состоит не в том, чтобы все время воспринимать вещи совершённым образом, а чтобы воспринимать их совершённым образом достаточно часто и достаточно быстро для того, чтобы как можно дольше прожить и оставить как можно больше потомства. Это единственное имеет значение в том, что касается эволюции. Разумеется, этот кратчайший путь делает вас уязвимым для определённых неверных суждений, например, когда вы склоняете голову набок, но такое происходит так редко в реальной жизни, что ваш мозг вполне может позволить себе быть ленивым в отношении таких вещей. Объяснение этой зрительной иллюзии показывает вам, что вы можете начать со сравнительно простого набора изображений, задавать вопросы, которые могла бы задать ваша бабушка, и добиться за пару минут настоящих прозрений относительно того, как мы воспринимаем мир.

Зрительные иллюзии пример подхода к мозгу как к чёрному ящику. Образ чёрного ящика пришёл к нам из инженерии. Студенту-инженеру выдаётся запечатанный ящик с электрическими клеммами и электролампами, усеивающими поверхность ящика. Подключение определённых клемм заставляет определённые лампы загораться, но не в прямой или однозначной зависимости. Задание состоит в том, чтобы, подавая различные комбинации входных электрических сигналов, обратить внимание, какие из ламп зажигаются в каждом случае, и с помощью метода проб и ошибок определить монтажную схему сети внутри коробки, не открывая её.