Как мы видим? Нейробиология зрительного восприятия - Ричард Маслэнд

Исследовательские стандарты на кафедре чрезвычайно высоки: там царил дух научной элитарности, если не сказать высокомерия, и они не стыдились этого. В некотором роде кафедра Куффлера была академическим эквивалентом «Волшебного автобуса» Кена Кизи[7]. Если вы соответствовали их критериям, вас принимали в семью. Если нет, так прямо и говорили.

Атмосфера в этом научном «автобусе» была потрясающей; ученые развлекались от души. Сам Куффлер любил пошутить и прославился своей простотой и жизнерадостностью во всем Гарварде. Сотрудники его кафедры были Веселыми шутниками нейронауки, представляя собой странную и уникальную смесь высочайшего интеллекта, жесткой дисциплинированности, требовательности и умения подурачиться. Семинары проходили весело; от докладчиков ожидали, что их выступления будут безукоризненными с научной точки зрения, но при этом доходчивыми и приправленными здоровой долей юмора.

На кафедре имелась своя обеденная комната, где ученые обычно отдыхали в перерывах между экспериментами. Так со временем родилась практика обеденных семинаров. По мере того как известность кафедры росла, в Бостон приезжало все больше любопытствующих ученых, и их обычно приглашали провести семинары. В конце концов гостей оказалось так много, что запланировать отдельное мероприятие для каждого стало попросту невозможным. Решением стала система обеденных семинаров. Все, что требовалось сделать приглашающему сотруднику, – написать имя докладчика на календаре на двери комнаты. Не было никакого формального отбора и утверждения докладчиков, никаких официальных программ; вся ответственность лежала на приглашающем. Тем не менее контроль качества существовал, и довольно жесткий: если ты приглашал плохого докладчика, ты терял лицо. Хуже того, твоего гостя могли публично разнести в пух и прах.

На этих обеденных семинарах на нас обрушивалась лавина захватывающих научных новостей. Два-три таких выступления в неделю позволяли нам полностью быть в курсе того, что происходило за стенами нашей лаборатории. О многих новых открытиях мы зачастую узнавали еще до их публикации, что на практике давало нам весомое конкурентное преимущество. Мы шли в авангарде нейронауки и невероятно гордились этим.

Физически доступ посторонним на кафедру не был запрещен (в университетах это не поощряется), но фактически ее мир был закрыт для чужаков. Никто не захлопывал перед ними дверь, но и никогда не приглашали на внутренние мероприятия, тем более на обеденные семинары. Если кому-то хватало глупости явиться по собственной инициативе, его ожидал ледяной прием. Естественно, «люди со стороны» – другие гарвардские ученые – возмущались своим положением аутсайдеров, особенно когда видели через стеклянную стену, как сотрудники кафедры нейробиологии смеются, что-то увлеченно обсуждают и занимаются своей удивительной наукой. Но для группы Куффлера это было волшебное время. Так продолжалось до его смерти в 1980 г., после чего коллектив на удивление быстро распался. Сегодня кафедра нейробиологии Гарвардского университета по-прежнему остается замечательным местом и мировым лидером в области нейронаук, но ее бывшие сотрудники с ностальгией вспоминают славные былые времена.

(Если честно, все было не так однозначно. Необходимость показать себя с лучшей стороны слишком давила на сотрудников. Как признался мне один из ветеранов кафедры Куффлера, это был потрясающий опыт и ему понадобилось всего два года психотерапии, чтобы оправиться от него. Кроме того, нередкий в науке авторитарный стиль руководства иногда приводил к ошибкам.)

Как Стив Куффлер, этот обаятельный человек, брызжущий плохими каламбурами, сумел оказать такое влияние? После его смерти друзья и ученики опубликовали сборник воспоминаний. В нем Гюнтер Стент, отец-основатель молекулярной биологии, назвал Стива неподкупным. Другие превозносили научные таланты и принципиальность Куффлера, но характеристика «неподкупный» говорит о многом – о душевной чистоте.

Куффлер отвергал любую помпезность, предпочитая ей приземленность. Как-то он засиделся допоздна за пинтой пива в соседнем пабе в компании пары постдоков, доцента и Торстена Визеля, будущего лауреата Нобелевской премии, сменившего его на посту заведующего кафедрой. Когда Визель принялся ворчать насчет бремени административной рутины, Стив посмотрел на него и с легкой улыбкой заметил: «Если хочешь прославиться, тебе придется пахать как проклятому».

Однажды за ланчем Стив услышал, как я сетую коллегам о том, что научная тема, над которой я работаю, была слишком узкой, а не общей (в те времена мне казалось, что она имеет отношение к сетчатке и только). Стив сидел на другом конце стола и спокойно ел свой обед из пластикового контейнера. Посмотрев на меня, он улыбнулся и просто сказал: «Мы изучаем общее через изучение конкретного».

ЦЕНТРАЛЬНОЕ И ПЕРИФЕРИЧЕСКОЕ ЗРЕНИЕ

Чтобы понять, как сетчатка формирует визуальное сообщение для головного мозга, необходимо сначала узнать, как организованы ее нейроны. Сетчатка не просто набор светочувствительных клеток. Она содержит пять основных классов нейронов, каждый из которых выполняет свою функцию. Первый класс – фоторецепторы, называемые палочками и колбочками (мы говорим, что с них начинается зрительный анализатор).

Эти фоторецепторные нейроны чувствительны к свету (благодаря колбочкам мы видим в период от рассвета до заката, благодаря палочкам – при свете луны и звезд) и являются основными функциональными клетками сетчатки. Палочки и колбочки соединяются через синапсы с особым типом интернейронов – биполярными клетками, называемыми так потому, что, в отличие от других нейронов, у них имеются два четких полюса: один для получения, другой для передачи сигналов. Биполярные клетки получают входные сигналы от палочек и колбочек и передают их на ганглионарные клетки, чьи длинные аксоны, соединяясь в пучок, образуют зрительный нерв. Именно через ганглионарные клетки сетчатки мозг получает всю информацию о визуальном мире.

Чуть позже мы рассмотрим еще два типа нейронов сетчатки, которые делают процесс зрительного восприятия еще более захватывающим. Но пока вам необходимо понять, что фоторецепторы, биполярные и ганглионарные клетки составляют основу сетчатки и их организация определяет остроту нашего зрения.

Чтобы увидеть 25-центовую монету на расстоянии 150 м, требуется очень острое зрение. За него отвечает особая область сетчатки, называемая центральной ямкой, или фовеа. Большинство людей знают, что их периферическое зрение хуже центрального, но редко осознают, насколько велика эта разница. У обычного человека острое центральное зрение охватывает сектор всего около пяти градусов, что эквивалентно половине ширины моей ладони на расстоянии вытянутой руки. За его пределами острота зрения резко снижается. На самом деле, если я отведу свою вытянутую руку в сторону на 30–60 см, я с трудом смогу сосчитать на ней пальцы. У врачей-офтальмологов в обиходе имеется даже специальный термин для характеристики плохого зрения – «острота зрения, равная счету пальцев» (finger-counting acuity). Следующая ступень плохого зрения – когда пациент видит «только движения руки». Другими словами, в центральном поле мы видим хорошо, а за его пределами – почти слепы.