Мозг и разум в эпоху виртуальной реальности - Со Ёсон

Также стоит разобрать этапы зрительного процесса один за другим. Чтобы мы могли что-то увидеть какой-либо объект, свет должен пройти через роговицу и хрусталик глаза и встретиться с сетчаткой. В сетчатке фоторецепторы расположены беспорядочно и воспринимают два источника света. Здесь располагается 100 миллионов палочек, которые действуют в темноте, и 5 миллионов колбочек, которые работают при свете. Поскольку они расположены разрозненно, мы перемещаем глаз, чтобы сосредоточиться на объекте.

Сетчатка в таком случае играет три роли. Во-первых, сетчатка фиксирует моментальную вспышку света. Во-вторых, сетчатка может воспроизвести внешний объект в перевернутом виде, но зрение в ней не формируется, потому что в сетчатке нет НКС. И, в-третьих, сетчатка действует как устройство ввода, которое преобразует оптические сигналы в электрические сигналы, а затем отправляет их в мозг. Посылаемый ею электрический сигнал достаточно слабый, чтобы его можно было измерить микроэлектродом. Электрический сигнал сетчатки, который достигает мозга через зрительный нерв, обрабатывается ганглионарными клетками, которые являются нейронами, и латеральным коленчатым телом (ЛКТ), а также первичная зрительная кора V1.

90 % ганглиозных клеток связаны с ЛКТ. ЛКТ состоит из шести слоев и расположено между сетчаткой и зрительной корой. В двух нижних слоях находятся гигантские клетки, в четырех верхних слоях расположены мелкие клетки, а в основании – совсем крошечные нейроны. Вся информация, поступающая в сетчатку, проецируется как в крупные клетки, так и в мелкие клетки. Кстати, мелкие клетки ЛКТ чувствительны к свету и постоянно функционируют, а крупные нейроны не очень чувствительны к свету и реагируют периодически.

При этом клетки малых и крупных размеров существуют отдельно и могут быть удалены. Если будут удалены мелкие клетки, то это серьезным образом окажет влияние на восприятие цвета и пространства. Удаление же нейронов большого размера, с другой стороны, снижает способность восприятия обнаруживать временные изменения[243]. В дополнение к этим нейронам еще предстоит определить функции ганглиозных клеток, которые связаны с процессами моргания или наблюдения и контроля зрачка.

ЛКТ отправляет информацию, поступающую из сетчатки, в кальциновую борозду (SC). Более 100 000 аксонов ганглиозных клеток в сетчатке направлены на передачу сигналов в верхнее двухолмие головного мозга (Superior colliculus), которое располагается в верхнем среднем мозге. Верхнее двухолмие играет решающую роль в движении глаз и формировании изображения. Мы двигаем глазами сотни раз в день без отдыха, но это не является осознанным действием. Первоначально важный центр обработки зрительной информации для рыб, амфибий и рептилий, ЛКТ у млекопитающих передает свою роль коре головного мозга.

Посредством передачи нейронной информации от ЛКТ к зрительной коре V1 в итоге формируется наше зрительное восприятие. Зрительная кора V1 является частью новой коры, которая в конечном итоге обрабатывает информацию, исходящую от сетчатки. Таким образом, нормальное зрительное восприятие станет невозможно даже когда сетчатка или верхнее двухолмие не повреждены, если будет каким-то образом повреждена первичная зрительная кора V1. Информация, которая направляется в зрительную кору V1, объединяется благодаря ЛКТ, расположенному между сетчаткой и мозгом. То есть левая половина поля зрения отображается на правую часть зрительной коры V1, а правая половина – на левую часть зрительной коры V1. При этом центр поля зрения в данном процессе является более важным, чем периферия. Проецируемая информация, на первый взгляд, кажется полной и достаточной, но на самом деле она прерывистая и неполная.

Нейроны в зрительной коре V1 можно различить в соответствии с сигналами, направлением и скоростью проецируемой информации. Некоторые клетки предпочитают свет, другие предпочитают мрак, а другие предпочитают полумрак, расположенный где-то между ними. При этом некоторые клетки реагируют на малые объекты, другие реагируют на вытянутые или крупные объекты. Кроме того, клетки могут быть возбуждены или, наоборот, подавлены в зависимости от угла или скорости поступающей информации. Зрительная кора V1 также избирательно ускоряет или подавляет поток информации, поступающей в сетчатку. Взаимодействие мозга с информацией, поступающей от сетчатки, указывает на разницу между этой информацией и зрительным восприятием. Касательно этого различия можно сделать три вывода.

Во-первых, информация от сетчатки недостаточно полная, чтобы максимально полно отражать внешние объекты. Эта разница восполняется воображением, так что несовершенная картина превращается в полностью выстроенное изображение. Во-вторых, то, что мы чувствуем или знаем, связано с проекцией более высоких измерений мозга или внутреннего мира. Например, существует состояние сна, которое полностью независимо от поступления внешней информации из сетчатки. В-третьих, различные неврологические заболевания также могут повлиять на эту разницу. Есть пациенты, которые способны видеть, но они не могут осознавать результаты этого процесса. В рамках научной терминологии это называется агнозией (agnosia), то есть нарушением различных видов восприятия, при котором теряется возможность узнавать и определять информацию. При этом, однако, чувствительность и сознание сохраняются.

Кроме того, нейроны в зрительной коре V1 делятся на простые и сложные нейроны. Первая группа реагирует только на конкретные раздражители. С другой стороны, большинство нейронов действуют как сложные нервные клетки. Нейроны, расположенные в зрительной коре V1, также обладают пластичностью, которая развивается в соответствии с поступающими в них зрительными стимулами. Среди прочего подобная информация преобразуется в единый код посредством работы нейронов. В результате появляются монокулярные нейроны, которые реагируют на информацию, поступающую в один глаз, и бинокулярные нейроны, на которые воздействует информация, поступающая в оба глаза.

То, происходит ли реакция нейрона, можно определить посредством электродов. Независимо от того, расположены ли электроды перпендикулярно коре или проходят слегка наклонно, можно зафиксировать постоянное и хорошо заметное возбуждение нейронов, но если рассматривать эту деятельность более детально, то можно увидеть некоторые разрывы. Однако даже в случае возникновения таких разрывов они компенсируются синаптической активностью, приводящей к установлению зрения. Зрительная кора V1 является необходимым элементом функционирования зрительного восприятия, являясь основой для получения опыта, а НКС данной зрительной коры V1 находятся в префронтальной коре[244].

Визуальная информация из первичной зрительной коры V1 отображается на вторичной зрительной коре (зрительная область V2), окружающую ее[245]. Зрительная кора V2 чувствительна к глубине, движению и форме изображения. Третья зрительная кора (зрительное поле V3), расположенная рядом с V2, представляет собой верхнее и нижнее зрение. Перед зрительным полем V3 располагаются зрительные поля V3А и V4. Они не только анализируют изображения, доставленные непосредственно из сетчатки, но также получают данные в качестве отдельных зрительных проекций из зрительных полей V2 и V3.