Мозг. Инструкция пользователя - Марко Магрини

У дальтоников (людей, страдающих врожденной неспособностью различать цвета, а чаще всего – путающихся в спектре зеленый-желтый-красный) в глазах отсутствует либо присутствует в недостаточном количестве один из трех видов рецепторов. Многие животные, в особенности птицы и насекомые, обладают способностью различать цвета и ультрафиолетового спектра, у них рецепторов целых четыре вида – они реагируют на фотоны, колеблющиеся с более высокой частотой. Птицы и насекомые видят, к примеру, цветы совершенно по-другому, чем люди.

Современные технологии заимствовали у мозга не только принцип цветоделения. Долгие годы биологи были убеждены, что человеческое зрение формирует изображения последовательно, почти как киноаппарат. В кино мы не видим отдельные кадры, если его показывать со скоростью 25 и более кадров в секунду, изображение кажется движущимся (да, роскошная империя Голливуда зиждется на иллюзии!). Однако позднее исследователи открыли, что у мозга есть собственная стратегия упорядочивания огромного потока зрительной информации, поступающей каждую миллисекунду от глаз: зрительная кора отсекает излишние данные и экономит энергию, фиксируя только изменения изображений. Примерно то же самое делают программы распознавания видео, стремящиеся уменьшить объем данных в битах, единицах информации цифрового мира. Менее «объемные» файлы проще распространить в сети интернет. Зрение научилось использовать имеющиеся ресурсы самым эффективным образом: фотоны, попадающие на сетчатку, несут гораздо больший объем информации, чем тот, который в конечном счете обрабатывается центральными долями коры.

Мучительные искания эволюции отразились в тех недостатках, которыми все-таки страдает во всех отношениях удивительная система зрения. Весьма распространены среди людей такие недуги, как близорукость и астигматизм. Центральная ямка сетчатки чрезвычайно мала, она охватывает всего два градуса видимого поля, поэтому мозг вынужден постоянно решать проблему посредством саккад, быстрых согласованных движений глазных яблок, – так удается создать широкий обзор. На сетчатке, в том месте, где к глазу прикреплен зрительный нерв, нет рецепторов: там находится слепое пятно, этот участок не видит ничего. Мозгу приходится реконструировать изображение с большей или меньшей долей вероятности. Иначе мы бы видели по краям зрительного поля две черные дыры.

Трехмерное зрение – это не более чем иллюзия, цвета носят скорее субъективный, чем объективный характер, глаз и впрямь кажется «в высшей степени абсурдным» органом, как утверждал когда-то Дарвин.

Зрительный сигнал обрабатывается зрительной корой в строго иерархической последовательности: вначале определяются границы образа, затем его цвета, потом движения и положение в пространстве, и, наконец, нейровизуальная информация достигает теменных долей для обработки пространственных данных и височных долей для распознавания объектов, и прежде всего поиска уже знакомых образов (то, что называется паттерном). Наш мозг обладает собственной системой распознавания образов. Этот модуль был «установлен» в мозг миллионы лет назад, он стал ответом на необходимость формирования социальных связей: с его помощью мы узнаем знакомые лица.

Наш мозг видит именно лица, повсюду и в буквальном смысле! Мы видим знакомые образы на облаках, на Луне, узнаем их в пятнах на стенах и в грязной луже. Людей, которых человек встречает на улице, система автоматическим образом фильтрует по признакам знакомый/незнакомый, похожий/непохожий, мужчина/женщина, красивый/уродливый и другим критериям. Распознавание образов использует не только зрительную информацию и в некоторых случаях может быть искажено негативным переживанием, длительным или периодическим. Это переживание получило название апофении [см. стр. 208] и состоит в обнаружении образов, закономерностей и связей там, где их на самом деле нет: некоторые люди видят всюду роковые сочетания чисел, другие в пятне на стене распознают религиозные образы, третьи находят подтверждения предсказаниям гадалок и т. п. Некоторые исследователи, в частности Майкл Шермер, автор книги «Homo credens», полагают, что система распознавания образов участвует в формировании религиозных убеждений и создании ложных представлений о действительности. «Пока не увижу – не поверю», – говорят многие. Но мозг порой верит не только в то, чего не видит, но и то, что видит, умудряется поразительным образом превратить в иллюзию.

Кто издает звуки? Откуда они исходят? Эволюционной задачей возникновения слуха был поиск как можно более быстрого ответа на эти два вопроса. Ответ был связан самым непосредственным образом с физическим выживанием. Это опасность? И где она?

Слух возник еще у первых амфибий многие миллионы лет назад и долгое время служил для поиска добычи и способом избежать самому стать ею. Грандиозная по сложности биологическая структура имеет миниатюрные размеры (современное ухо состоит из десятков составных частей, тысяч работающих в синхронном режиме деталей). Человеческий слух стал утонченным результатом сложнейшей работы эволюции, создавшей Homo sapiens sapiens и наделившей его речью. И самое поразительное и загадочное – у человека развилась удивительная способность сочинять музыку и наслаждаться ею.

Звук – это волны, распространяющиеся путем колебаний воздуха. Если в каком-либо фантастическом фильме вы вдруг увидите режиссерскую задумку в виде пения инопланетян в космосе, знайте, что это надувательство – там, где нет воздуха, не может быть и звука. Звуковая волна распространяется со скоростью 1230 км/час и заставляет вибрировать волосковые клетки, рецепторы слуховой системы.

Они расположены внутри Кортиева органа (назван в честь открывшего его итальянского анатома XIX века), части внутреннего уха на базилярной мембране, и способны резонировать, как струны музыкального инструмента. Да и весь слуховой аппарат напоминает музыкальный инструмент.

Когда оркестр, проверяя настройку инструментов, издает роковое «ля» первой октавы, воздух колеблется с частотой 440 герц, то есть совершает 440 колебаний в секунду. А «ля» нижней октавы создает колебания частотой в 220 герц, более медленные, звук раздается более низкий. С помощью этой информации слуховая кора мозга, расположенная в височных долях, немного ниже ушей, воссоздает частоту, скорость, интенсивность и расположение источника звука, опознает любые звуки, от кошачьих воплей в кустах до любовного блюза Фрэнка Синатры.

Среди тайн нейронауки особняком стоит восприятие музыки. Почему красивая песня вызывает выброс дофамина [см. стр. 41] и доставляет удовольствие людям? Почему квартет арфисток снижает уровень кортизола [см. стр. 45], гормона стресса, и повышает уровень иммуноглобулина, антител в крови? К тому же никакой очевидной связи между естественным отбором эволюции и музыкой не просматривается.

Давно известно, что зоны наслаждения музыкой расположены в областях мозга, обладающих самыми разными функциями. В 2015 году исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили в слуховой коре область, отвечающую только за восприятие музыки. Другое исследование, выполненное в университете Йювяскюля в Финляндии, выявило с помощью технологии МРТ, что при слушании музыки возбуждаются области мозга, расположенные довольно далеко от височных долей [см. стр. 75]. Ритм, одна из фундаментальных характеристик музыки, волнует области мозга, отвечающие за движение, что свидетельствует о тесной связи музыки и танца. Мелодия, ее темп и тональность, то есть последовательность частот, описываемая математическими функциями, вызывает реакцию в лимбической системе, в центре эмоций. Ощущение гармонии (на самом деле в финском исследовании речь шла о «тембре»), похоже, связано с «режимом по умолчанию», то есть областями мозга, активными в состоянии покоя и отвечающими за богатство воображения и в конечном счете за творческие способности [см. стр. 184].