О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
Эти различные соотношения между точками видимой картины определяются с помощью специфических нейронов-детекторов, выявляющих детали того или иного типа. Чтобы показать их действие на конкретном примере, введем микроэлектрод в какую-то точку зрительного нерва животного. Нейрон, активность которого мы будем регистрировать, будет откликаться на свет в определенной части сетчатки — в так называемом рецептивном поле данного нейрона. Спроецируем на это рецептивное поле изображение искривленного края. Мы можем обнаружить, что нейрон реагирует, но лишь тогда, когда раздражителем служит искривленный край, и никак не откликается, если край прямой. Значит, этот нейрон действует как детектор изогнутых краев. Подобный эксперимент с обезьяной показал, что у нее есть нейроны, отвечающие только на стимуляцию горизонтальной полоской, наклонные же полоски не дают никакого эффекта (рис. 22-2). Существует множество других детекторов, распознающих, например, что в какой-то части поля зрения имеется прямой край, что он расположен вертикально, что он движется, что свет ослабевает и т. д. и т. п.
Значительная часть анализа, необходимого для распознавания простых элементов видимой картины, осуществляется в самой сетчатке. По мере того как сигналы поступают все дальше в мозг, они достигают слоев, где выявляются более сложные детали. Иными словами, на каждом последующем этапе распознавание носит все более абстрактный характер. В конечном итоге они объединяются в очень сложный комплекс — в восприятие всей сцены, на которую мы смотрим.
Можно сказать и так, что в мозгу изображение определенным способом кодируется. Если “кто-то там внутри” воспринимает изображение, то он видит не первоначальную сцену, отображенную на сетчатке, а ее закодированный образ.
Рис. 22-2. Нейрон, входящий в систему детекторов горизонтальных полосок, не возбуждается, если предъявленная полоска слегка наклонена.
При мозговых нарушениях, затрагивающих определенные типы детекторов на обеих сторонах мозга, больной не может, например, воспринимать цвет или движение. Если же информация поступает в другое, не предназначенное для нее место, могут возникать зрительные иллюзии. Так, информация о глубине может поступить к детекторам движения, возбуждая их и создавая иллюзию движения: хотя объект неподвижен, мы видим, как что-то перемещается.
Как детекторы распознают определенные элементы изображения?
Приведем в качестве примера процесс распознавания цвета. Светочувствительные клетки сетчатки — это палочки и колбочки (рис. 22-3, Л). Палочки не входят в систему цветового зрения, но зато они очень чувствительны и используются при слабом освещении. Поэтому, как мы знаем, в сумерках все кажется серым. Цвета распознаются колбочками, которым для реагирования нужно больше света.
Колбочки бывают трех типов: наиболее чувствительные к синему, к желтому и к красному1^. Они, однако, до некоторой степени чувствительны ко всему спектру (рис. 22-3, В). Если бы ощущение красного цвета зависело только от сигналов, посылаемых специальными “красными” колбочками, мы видели бы красный цвет в любой части спектра, хотя и разной интенсивности. Чтобы избежать этого, нейроны, служащие детекторами красного цвета, получают сигналы от колбочек всех типов, но сигналы от “красных”
1)Длл краткости их можно называть просто “синими" и т. д., имея в виду не их собственный цвет, а тот, на который они преимущественно реагируют. — Прим. ред.
А
Б
Рис. 22-3. Схематический разрез сетчатки человеческого глаза (А). Светочувствительный слой состоит из клеток, называемых палочками и колбочками, в которых под воздействием света возникают нервные сигналы. Нейроны, расположенные в других слоях, перерабатывают эти сигналы. Заметьте, что сетчатка как бы “опрокинута”: свет проходит через слои других клеток, прежде чем достигает палочек и колбочек. Существуют колбочки трех типов: чувствительные к синему, к зеленому и к красному цвету, как показывают кривые на графике внизу (Б).
колбочек оказывают возбуждающее действие, а от “синих” и “желтых” — тормозящее:
"Синие "
Ф
"Красные" ——> + В -------> Выходной сигнал
детектора
ж
"Желтые"
(Фактически детектор красного цвета вычитает сигналы от “желтых” и “синих” колбочек, реагируя в основном на красный компонент.)
Или, положим, нужно распознать горизонтальную линию. Взяв небольшую часть зрительного поля, мы можем изобразить ее связи с детекторами Ai, Аг-..следующим образом:
0000000 Ai
0000000 А2
0000000 А3
ххххххх а4
0000000 а5
0000000 А6
0000000 Ат
Все рецепторные клетки одного ряда соединены с одним нейроном-детектором . Если все клетки какого-то ряда (XX...) стимулируются одновременно изображением горизонтальной линии, то все они сразу будут возбуждать один из детекторов (в данном случае А4). Но если линия вертикальная, только одна клетка в каждом ряду будет реагировать на нее и до каждого из детекторов дойдет только по одному сигналу. Этого будет недостаточно для возбуждения детекторов. Таким образом, эти детекторы смогут реагировать только на горизонтальные линии, но не на вертикальные (или наклонные).
