Как мы видим? Нейробиология зрительного восприятия - Ричард Маслэнд

Латеральное коленчатое тело – вторая важная цель зрительного нерва. (Оно называется коленчатым из-за присущего ему небольшого симпатичного изгиба.) ЛКТ представляет собой так называемое ядро – скопление нейронов, которые получают входные сигналы по аксонам зрительного нерва и в свою очередь протягивают множество своих аксонов в зрительную кору. Латеральное коленчатое тело – основная промежуточная станция на пути к зрительной коре. Повреждение этой структуры или нервного тракта между ней и зрительной корой приводит к слепоте в какой-либо части поля зрения. Нервный тракт от сетчатки к латеральному коленчатому телу и далее к зрительной коре – главный проводящий путь сознательного зрения.

Как реагируют нейроны ЛКТ на зрительные сигналы, поступающие к ним по аксонам ганглионарных клеток сетчатки? В ретроспективе ответ кажется очевидным – они должны реагировать так же, как ганглионарные клетки. И действительно, регистрация активности нейронов ЛКТ показала, что они также подразделяются на четыре основных класса: с транзиторными on– или off-ответами и с устойчивыми on– или off-ответами плюс несколько «умных» типов визуальных анализаторов. Все эти сигналы передаются непосредственно в зрительную кору.

Но, как знает каждый студент-нейробиолог, латеральное коленчатое тело – не просто ретрансляционная станция. Со стороны природы было бы бессмысленной глупостью вставлять между сетчаткой и корой целое ядро, которое не имеет никаких других функций, кроме простой передачи сигнала. Анатомические исследования показали кое-что любопытное (и пока необъяснимое): зрительный нерв из сетчатки не является самым большим входом для латерального коленчатого тела. Удивительно, но гораздо больше аксонов – 80 % от общего количества входящих аксонов – идет в коленчатое тело из зрительной коры. Хотя был выдвинут ряд гипотез, никто точно не знает, для чего нужна эта мощнейшая цепь обратной связи. Да, в нейробиологии бывает и такое.

Что же делает латеральное коленчатое тело? Две талантливые исследовательские команды регистрировали активность ганглионарных клеток сетчатки и одновременно их конкретных клеток-мишеней в ЛКТ. Это сложнейший трюк, уверяю вас! Они обнаружили, что у кошек и обезьян эти нейроны-мишени в значительной степени копируют поведение соответствующих нейронов сетчатки. (У мышей происходит почти то же самое, но с подмножеством клеток, получающих очень разные входные сигналы[21].)

В процессе этого ЛКТ усиливает выделение контуров объектов: оно еще больше подчеркивает точки перехода, которые сетчатка сочла необходимым подчеркнуть. Это делается локальными интернейронами, которые встроены в идущий из сетчатки зрительный тракт, по всей видимости, специально с этой целью. На самом деле функция выделения контуров в ЛКТ настолько сильна, что некоторые его нейроны возбуждаются только присутствием краев и почти не реагируют на большие и расплывчатые, то есть не содержащие четких краев, зрительные стимулы.

Еще одно любопытное свойство латерального коленчатого тела состоит в том, что текущий через него поток сигналов может усиливаться или ослабляться под влиянием внешних событий, особенно тех, которые определяют общий уровень возбуждения головного мозга. Когда вы спите, поток информации от сетчатки к зрительной коре резко уменьшается. Это разумно: это все равно что надеть маску для сна, чтобы выспаться в самолете во время ночного полета. Чуть более сложной является способность ЛКТ увеличивать или уменьшать свою пропускную способность в зависимости от избирательного внимания. Когда мы сосредотачиваемся, например, на слушании, ЛКТ помогает нам не отвлекаться на зрительное восприятие. Оно редактирует сообщения, поступающие от сетчатки, и передает в зрительную кору более слабые сигналы о визуальных стимулах.

ОБЫЧНЫЙ ДЕНЬ ИЗ ЖИЗНИ НЕЙРОБИОЛОГА: РЕГИСТРИРУЕМ АКТИВНОСТЬ НЕЙРОНОВ МОЗГА

Разговор о том, что происходит со зрительной информацией дальше – после того как она выходит из латерального коленчатого тела, мы продолжим в следующем разделе. Но сначала я хотел бы рассказать вам, как добываются все те факты, которые я здесь излагаю. Давайте проведем один день в лаборатории, чтобы понять и почувствовать, что же такое нейробиологическая наука на практике.

Конечно, двух одинаковых научных лабораторий не бывает: в каждой свои заведенные порядки, свои конкретные задачи, своя специфика. Некоторые из фантастических новых технологий, о которых я расскажу чуть дальше, диктуют свои особые условия. Но, как бы то ни было, многие исследователи работают именно так, как эти молодые постдоки в типичной лаборатории.

Я посвящаю этому целый раздел моей книги, потому что вы нигде больше об этом не прочитаете. В отличие от редакторов художественной литературы, которые представляются мне благодушными и доброжелательными людьми, редакторы научных журналов, по крайней мере в своей профессиональной деятельности, – это авторитарные тираны, которых ученые абсолютно не интересуют как личности и которые позволяют нам пользоваться свободой творчества только тогда, когда мы пишем собственные имена. В своих вотчинах они устанавливают строжайшие стилистические законы, которые призваны обеспечить максимальную точность и компактность передачи научной информации, не оставляя места для субъективности и допуская лишь редкие (и тщательно маркированные) вкрапления собственного мнения. Авторам обычно выделяют не больше десяти страниц, чтобы изложить результаты нескольких лет работы. Понятное дело, здесь не остается места для описания личного опыта и всех тонкостей проведения экспериментов. В результате у обычных людей складывается превратное представление о том, как делается наука и научные открытия. Чтобы восполнить этот пробел, я предлагаю вам поработать один день вместе с нами в настоящей научной лаборатории.

Мы, постдоки, прибываем в лабораторию к 9:00. Наш руководитель всегда является на несколько минут позже. Поздоровавшись с нами, он проходит к своему столу и погружается в работу – читает и пишет, вполглаза наблюдая за тем, что мы делаем. Наш босс – доктор наук, профессор и опытный экспериментатор, благодаря чему он и стал директором лаборатории, – но на начальном этапе всю грязную практическую работу делаем мы, постдоки. Мы зовем его, только если обнаруживаем что-то интересное и необычное… ну, или если у нас возникают проблемы с аппаратурой.