Как видит наш мозг - Зрение

Кажется простым, но это не так

Ваш мозг должен выполнить большую работу. Он покоится в своей ванне с рассолом, слепой к миру.
И тем не менее его работа - превратить физические аспекты визуального мира в психологическое восприятие, которое позволяет вам видеть предметы.
Как я и сказал, это очень большая работа. В зависимости от способа измерений мозг выделяет ей от трети до половины своей площади, чтобы вы могли увидеть свет.
Это не просто большая, это еще и очень сложная работа.
Вашему мозгу приходится принимать множество решений о том, что он созерцает, по мере того, как он производит обработку окружающего мира. Все кажется безупречным, даже простым. Но современная нейронаука показывает, что это далеко не так.
Возьмем простейшую идею движения. Одно из первых решений, которые принимает ваш мозг, когда он визуально созерцает объект - это решение о том, движется ли этот объект, движется ли мир, в котором находится этот объект, или мир и объект покоятся неподвижно, а движетесь вы сами. Это может показаться очень незначительным - но на самом деле это очень важно.

Просто попробуйте припарковать машину в то же время, когда отъезжает соседняя машина.
Я могу показать вам это все более детально, если задам две серии действительно странных вопросов.
Вот первая, в которой я буду поднимать указательный палец.
Вы видите, как дрожит моя рука? Нет?

А голова? Прыгает ли она вперед-назад, вверх-вниз, как будто дрожит?
Несмотря на то, что она кажется неподвижной, на самом деле она дрожит. Точнее, дрожат ваши глаза.
Ваши глаза дрожат прямо сейчас, когда смотрят на мою руку, совершая более 200 колебаний в секунду. Даже когда вы на чем-то фокусируете взгляд, ваши глаза все еще дрожат, снижая количество колебаний до 120 раз в секунду.
Ваш взгляд прыгает от одной точки моей руки до другой, фиксируя целых четыре различных "сцены" в секунду.

Эти движения называются саккадами.

 

Продолжение темы, как видит наш мозг.

На самом деле глазу необходимы эти движения. Без этого дрожания вы ничего не увидите.
Откуда мы это знаем? Если я дам вам лекарство, которое полностью остановит мускульные движения вашего глаза, блокируя саккады, ваше поле зрения сократится до нуля.
Когда действие лекарства прекратится, вы снова станете видеть. Да, это странно!

А вот и моя вторая серия странных вопросов. Учитывая наличие саккад,почему же мы не видим мир прыгающим, как будто мы находимся в эпицентре постоянного землетрясения?

Почему мы не видим, как четыре отдельных сцены в секунду пролетают мимо нашего сознания, дергаясь, как машина на ухабистой дороге? Только по одной причине.

Дрожание подавляется мозгом. Это называется "саккадным подавлением".

Ваш мозг за доли секунды буквально вставляет в ваше поле зрения иллюзию стабильности.

То, что видимый вами мир неподвижен - это галлюцинация. Но мир, когда его видят ваши глаза, на самом деле не является неподвижным.

На самом деле он дрожит, как ребенок зимой без пальто.

Я уже говорил вам: зрение - это очень непросто. И сейчас все станет еще сложнее, и еще интереснее. Давайте посмотрим на противоположность - пример, когда мозг убеждают в том, чтобы думать о наличии движения там, где его нет.

 

да, мозг это фантастическое устройство, способно на то, что мы даже не представляем)

 

Продолжаем рассматривать как работает наше зрение.


Как он это делает?


Несмотря на наши героические достижения, мы этого практически не знаем. Но все же у нас есть определенная информация о том, как происходит визуальная обработка, в противном случае эта лекция была бы совсем короткой. У нас есть определенные основы, и эти основы довольно хорошо исследованы. Описать их можно в три шага.


Я (доктор Медина) несколько раз был в Лувре и всегда меня удивляло, насколько мала "Мона Лиза".

Размер картины на самом деле составляет около 75х50 сантиметров. Представьте себе, что вы вместе со мной оказались в Лувре, смотрите на небольшой шедевр Леонардо, заключенный в пуленепробиваемое стекло с климат-контролем, пытаясь протиснуться сквозь толпу, чтобы взглянуть хотя бы мельком.


Что поступает в ваши глаза, когда вы воспринимаете картину?


Шаг номер один: свет от "Моны" поступает в ваши глаза. Как вы, возможно, знаете, на самом деле вы никогда не видите предметов. То, что вы видите - это часть света, отраженного от объекта. Только те фотоны, которым повезет попасть в ваши глаза, будут выполнять задачу обеспечения вашего видения. Их путешествие начинается, когда эти прыгающие фотоны находят путь через зрачок и попадают на заднюю стенку глаза.


Они стимулируют сетчатку - тонкий слой нервной ткани, которым выстлана обратная сторона глаза. Эта стимуляция позволяет вам получать от картины визуальную информацию.


Вы обнаруживаете различные уровни яркости. Вы обнаруживаете различные цвета - или длину волн. Вы обнаруживаете свет, который отскакивает от плексигласа, защищающего картину, и людей на своем пути, когда вы пытаетесь на нее взглянуть.


В сетчатке есть специальные клетки, которые отвечают на эту информацию, превращая этот отраженный свет в схему электрических импульсов.


Как вы помните, это называется трансдукцией.


Шаг номер два: сигнал посылается в заднюю часть мозга.


После превращения эти импульсы, кодирующие визуальную информацию "Моны",ьчерез оптический нерв направляются в более глубокие структуры мозга.


У сигналов будет пит-стоп в таламусе - яйцеобразной структуре в середине мозга. Но там они не остаются надолго.


Вместо этого сигналы быстро переходят в заднюю часть головы, в область, которая известна как затылочная доля - если вам хочется быть более точными, это зона V1 визуального кортекса.


Если вы положите руку на затылок, она будет находиться очень близко от той зоны мозга, которая позволяет вам видеть, как я говорю. Вы будете как раз около вашей затылочной доли мозга.


В этой доле есть детекторы, предназначенные для обработки определенных аспектов поля зрения. Есть клетки, которые отвечают лишь за вертикальные линии, вроде этой рамки вокруг картины.


Другие клетки отвечают только за округлые формы, к примеру, глаза Моны.


Некоторые отвечают только на длину волны определенный длины, к примеру, коричневый цвет ее одежды.

Эта информация извлекается из первоначального образа и передается в отдельные области мозга, которые могут находиться далеко друг от друга, разбросанными в разрушительном неистовстве Пикассо.


Если безнадежно смешать метафоры, то это во многом похоже на процесс приготовления хлопьев, который вы помните из прошлой лекции. И, как и в прошлой лекции, вам нужно будет реконструировать эти разбросанные кусочки обратно в связное целое, если вы хотите, чтобы ваше путешествие в Лувр имело смысл. Именно это и происходит в третьем шаге.


Шаг номер три: разделение путей.


Восстановление начинается, когда этим разрозненным электрическим сигналам дается приказ собраться в два больших нейронных пути. Эти пути имеют свое название. Формально они называются "вентральный путь" и "дорсальный путь". Неформально они носят название пути "что?" и "где?", так как они обрабатывают различные аспекты визуальной информации,

которые восстанавливаются из задней части головы.


К примеру, путь "что?" обрабатывает информацию, которая дает предмету его узнаваемую форму. Вы видите овал лица Моны Лизы и понимаете, что оно не квадратное - и это не ягуар, - благодаря этому вентральному пути. Другие формы проходят такую же обработку.


Если вы повредите этот путь, вы больше не сможете визуально распознавать отдельные предметы.


Есть люди, которые потеряли способность узнавать животных, когда были повреждены определенные части этого пути. Они могут видеть животных, но если вы покажете такому человеку пластиковую фигурку носорога, они не смогут сказать, что это за животное.


Если вы попросите их закрыть глаза и просто ощупать игрушку, они немедленно ее узнают.


Они говорят: "Я ощущаю носорога". Теперь вы понимаете, почему этот путь называется "что?".


Второй путь, дорсальный, иногда называют "где?".


Как подразумевает его название, он не обрабатывает информацию о том, что это за объект.

Он обрабатывает информацию о том, где находится объект, что означает его местоположение.

Эта обработка касается не только стационарных, но и движущихся объектов.

Когда человек видит, как носорог идет по саванне, то это происходит благодаря дорсальному пути - пути "где?". Этот путь дополнительно отвечает за то, чтобы помочь вам контролировать движения, следите ли вы за чем-то взглядом или хотите указать на предмет рукой.


Комбинация информации от этих двух путей плюс исходящие потоки из многих других областей в конечном итоге и дают нам опыт сознательного зрительного восприятия.


Это подобно тому, как Амазонка формируется из речек, которые собирают бесчисленные горные ручейки.


И это конец шага три.


Однако это еще не конец истории.

 

Продолжаем разор того как работает наше зрение.


Три шага, чтобы увидеть свет



Вы заметили, только что я произнес достаточно расплывчатое предложение. Я сказал: в конечном итоге дают нам опыт сознательного зрительного восприятия.

Что же это за таинственное конечное звено?

Этот последний шаг, на котором вы действительно видите предметы, даже не включает в себя сознательное восприятие того, что вы видите предметы.

Я знаю, что это требует объяснения, и я вам его дам, описав феномен под названием "слепое видение".


Чтобы это сделать, я должен представить вам худого лысеющего человека из Нидерландов, который известен в исследовательском мире как "Т.Н.".

Т.Н. пережил два инсульта, после которых он ослеп. Его глаза здоровы, как и пути, которые соединяют глаза с задней частью мозга. Но задняя часть мозга Т.Н. не вполне здорова.

Его визуальные области пострадали от удара, и теперь он не может ничего видеть.


Во всяком случае, если спросить его об этом. Проблема заключается в том, что если его протестировать, мозг покажет: на самом деле он может многое видеть.

Если показать ему картинки лиц в различных эмоциональных состояниях, проводя при этом неинвазивный контроль мозга, то можно увидеть: мозг реагирует на них так же, как если бы мог их видеть.

Самое удивительное: вы можете наполнить коридор предметами и попросить его пройти по нему.

Несмотря на то, что он не может видеть блокирующие путь препятствия, он легко проходит через коридор, поворачивая влево, чтобы обогнуть один объект, и отступая вправо, чтобы обойти другой.

Он никогда не ударяется пальцами ног, не бьется плечами и не оступается на лестнице.

Он не симулирует слепоту. Если дать ему серию тестов на распознавание предметов, цветов и букв, он провалит их все. Он слеп! Вроде как...

Этот феномен мы называем "слепым видением".


И это правильное название. На определенном уровне осознанности мозг Т.Н. регистрирует достаточно визуальной информации, чтобы дать ему возможность реагировать на лица и находить дорогу.


Были выдвинуты различные предположения для объяснения способностей Т.Н., но на самом деле мы не знаем, как он это делает. Мы просто знаем, что он это делает.


Как я говорил - весь набор механизмов, который использует наш мозг, чтобы видеть - это очень сложная штука. И жутковатая!

 

Эти три шага, о которых мы упоминали ранее - попадание света в глаз, отправка электрических сигналов в заднюю часть мозга, а затем воссоздание двух потоков - работают для того, чтобы дать вам связный, правильный, заслуживающий доверия взгляд на мир.


Но это только кажется. Как уже упоминалось, значительная доля визуального шлифования проходит еще до того, как ваш мозг наконец дарит вам роскошь согласованности.

Я приведу два примера этого шлифования, чтобы показать, насколько активным участником визуального восприятия "реальности" на самом деле является ваш мозг.


Первый включает в себя описание того, что мы называем "слепое пятно".


Второй включает в себя описание того, что называют проблемой связывания.


Шлифовка номер один - слепое пятно.


Вследствие странностей нашей анатомии изображение, которое сетчатка дает мозгу, прибывает в него перевернутым, идет задом-наперед и в нем есть дыра.


Имеются два изображения - одно из левого глаза, другое - из правого.

Учитывая, что глаза имеют различное местоположении в черепе, они видят немного разные версии одного и того же мира. А еще хуже то, что фотоны, которые поступают в каждой версии, попадают на плоскую поверхность сетчатки. Это значит, что сетчатка дает мозгу нейроанатомический аналог плоской Земли.


Вашему мозгу приходится проделать немалую работу, чтобы превратить весь этот беспорядок в безупречную трехмерную репрезентацию мира. Мозгу приходится развернуть изображение, перевернуть его, соединить двойные образы в единое поле зрения, заполнить дыру, а затем восстановить трехмерный мир.


И ему приходится делать это все на лету каждый раз, когда мы открываем глаза.


Знаете, что это значит? Если дать определение термину "галлюцинация" как "восприятие зрительного контента, которого на самом деле нет", значительная часть нашего нормального видения будет включать в себя галлюцинации.

Это похоже на то, как будто в вашем черепе находится целая компания по производству видеоигр, создавая богатый интерактивный виртуальный мир из скудных невиртуальных нулей и единиц.

 

Я понимаю, что "галлюцинация" - это сильное слово. Я бы хотел объясниться, описав эффект слепого пятна. Помните, я говорил, что образы прибывают "вверх-ногами, задом-наперед и с дыркой"? Сейчас мы сфокусируемся как раз на этой "дырке" которая связана со структурой глаза. В задней части глаза клеткам сетчатки необходимо собраться в одном месте, чтобы они могли отправить проекцию в заднюю часть мозга.

Это собрание носит название "оптический диск", и на нем нет никаких фоторецепторов. Это означает, что на сетчатке есть место, которое не может воспринимать свет.

Это значит, что там нет образа, и далее это означает, что там есть дыра. У каждого глаза она есть. Мы называем ее слепым пятном.
Почему же мы не видим дыру каждый раз, когда открываем глаза?

Ответ на этот вопрос мы знаем. Все потому, что у мозга есть природная способность создавать галлюцинации.
Мозг обнаруживает пропуск информации, и вместо того, чтобы просто ничего не предпринимать, он решает дать вам изображение, которого на самом деле нет. Мозг исследует информацию вокруг дыры, высчитывает, что там должно было быть, а затем, как в графическом редакторе на компьютере, заполняет ее.
Этот процесс в действительности так и называется - "заполнение".

Вот что я имею в виду, когда говорю, что галлюцинации являются нормальной частью здорового визуального восприятия.

Рассмотрим теперь второй шаг процесса шлифования.

Он включает в себя попытку решения проблемы, которая называется "проблема связывания".

Что это такое? Помните, что мозг полностью разбирает на части визуальную информацию на круги, диагональные линии, цвета и так далее.
Тем не менее мы не воспринимаем мир таким образом, будто он нарисован взмахами кисти кубиста.

Мы видим "Мону Лизу" как цельный связный образ который выглядит как нормальное человеческое существо.
Это значит, что нам приходится воссоздавать наши разобранные мысленные образы в единое восприятие. Хотя мы не обрабатываем линии на баскетбольном мяче в том же участке мозга, в котором мы видим округлость мяча, и ни в том, ни в другом участке не обрабатывается его движение - мы связываем все это вместе в единый опыт зрительного восприятия мяча, который прыгает по площадке. Мы называем это "проблемой связывания" или иногда "проблемой комбинации". Мы знаем, что связывание представляет собой отдельный шаг обработки, так как если повредить определенные области мозга, можно потерять восприятие того, что отдельные части, которые вы видите, на самом деле связаны друг с другом.

Это состояние известно как синдром Балинта. Пациенты могут страдать от симптома, который называется "симультанная агнозия". Известен он также как "узнавание без осознания".
Люди с этим синдромом испытывают проблему с интегрированием всего, что они видят,
в связное единое восприятие.

 

Продолжаем тему про то как видит мозг.
Люди с симультанной агнозией часто ведут очень сложную жизнь. Вы можете показать таким пациентам картинку яхты, а затем попросить сказать, что они видят.
Они могут сказать "мачта". Затем, они могут сказать "киль",
Или флаг. Или корпус. Вот только слова "лодка" вы от них не услышите.

Они не обладают способностью связывать различные части воспринимаемого объекта в единое целое. Один исследователь показал пациенту с симультанной агнозией картинку венка из ягод, веток и с большим бантом.
Когда пациента попросили идентифицировать картинку, он просто сказал "бантик".
Куда же делся остальной венок? Пациент не имел никакого представления.
Не имеем представления и мы.
Вот почему это называется "проблемой связывания", а не "решением связывания".

В конце концов, мы же способны видеть, независимо от того, заполняем ли мы дыру или следим за тем, что куда относится. Мы просто не знаем, как все это доводится до совершенства.
Еще раз: основной принцип нам известен. Видите вы не глазами - вы видите мозгом.
Учитывая все это, мы готовы вернуться к нашей картинке.

Помните, я говорил, что в ней что-то не так? Сейчас я готов открыть вам, что же с ней не так.
И учитывая то, что вы уже знаете о том, сколько контекстуальной информации добавляет мозг, когда пытается интерпретировать вашу зрительную реальность, это уже станет для вас понятнее.
Я переверну эти две картинки в правильное положение. Вот что вы видите.
Картина слева - это наш старый знакомый "да Винчи".
Картина справа выглядит странно. На правой картинке рот Моны и глаза повернуты наоборот. Почему мы не видели этого с самого начала? Почему нам пришлось повернуть портрет, чтобы это обнаружить? Возможно, вы уже догадались. Перевернутый вверх портрет - это не тот способ, каким вы обычно смотрите на лица. У вашего мозга нет контекста, который позволил бы установить, все ли здесь в порядке. И без него ваш мозг говорит:
"Нет, все нормально, просто вверх ногами!" - и убеждает вас, что все в порядке.

А на самом деле это не так. Чтобы установить ошибку, мозгу нужен соответствующий контекст.
Когда картина повернута, этот контекст имеется, и ошибка открывается.
Именно так - вы видите не глазами, вы видите мозгом.

 

Завершение лекции о том как работает зрение.
"Практическое применение: О картинках и презентациях"

Учитывая все это, вероятно, теперь вы можете понять, почему мозг отводит такое большое
количество своей площади визуальной обработке. Многие исследователи называют зрение
"доминирующим чувством" и даже заходят так далеко, что говорят: мы все обучаемся зрительно.
Обычно это говорится в сопоставлении с другим чувством - к примеру, обонянием.
Мы, люди, действительно хорошо умеем видеть мир, и не столь хорошо его обоняем.
Есть ли что-то практическое, что можно сказать обо всем этом процессе зрительной обработки,
если мы и на самом деле обучаемся зрительно? Многим из вас по работе требуется создавать визуальные презентации. Учитывая уникальные способности мозга по визуальной обработке, какими будут правила успешных зрительных презентаций?

Пожалуй, хорошо бы это было именно так, и мы можем начать с идеи доминирования.

Визуальная обработка имеет такой приоритет, что исследователи в 70-е годы даже дали ей название: "эффект преимущества картинки".

Данный эффект - это попытка объяснить, почему обучение проходит намного лучше, когда понятия объясняются с помощью картинок, а не через текст - устный или письменный.

Использование картинок намного эффективнее, отсюда и название.
Вот вам замечательный пример того, как зрение доминирует над остальными органами чувств.
С дегустаторами вина, проходившими обучение в Университете Бордо, провели интересный эксперимент. Если вам известно что-нибудь о дегустации вин, вы знаете, что у профессионалов есть определенный набор слов для белых вин, и другой - для красных, и да поможет вам Бог, если вы используете не те слова, когда дегустируете вино.

Вопрос: насколько высокомерными были бы все эти дегустаторы,

дегустаторы, если бы исследователи дали им фальшивое красное вино? Что, если в белое вино положить пищевой краситель, не имеющий запаха? Как они тогда будут его описывать?

Будут ли они все еще использовать "белые" слова? В конце концов, вино же белое - оно просто окрашено в красный цвет.
Короткий ответ удивителен. Они использовали "красные" слова для описания этого фальшивого белого вина. Они ничего не поняли.

Зрение победило натренированный вкус. Вот цитата из документа:

"В отсутствие соответствующей визуальной информации запах вина оказал минимальное влияние на обонятельную разборчивость, и несмотря на "экспертность испытуемых",
визуальный контекстуальный ключ оказался доминирующим."

Это понятие зрительного доминирования широко используется и может оказаться полезным для презентаций. Если вы просто читаете кому-то лекцию вербально, не применяя наглядного материала, сохранение в памяти через три дня составит около 10 % общего количества информации. Если добавить картинки для той концепции, которой вы пытаетесь научить вербально, правильное воспроизведение этого контента через три дня, составит 65 %. Вид памяти, который мы называем "памятью узнавания", особенно хорошо работает с картинками. К чему это все? Не просто рассказывайте информацию - показывайте информацию. Добавляйте картинки.
А как насчет текста? К примеру, вы создаете презентацию PowerPoint и у вас есть выбор между текстом и картинками. Что лучше выбрать?
Исследования уже дали точный ответ на этот вопрос. К черту текст!
Причина заключается в том, что текст заставляет мозг работать медленнее! Хотите знать почему? Для мозга текст - это просто очень сложная картинка.
Чем больше букв, тем больше картинок. Учитывая кукурузные хлопья и галлюцинации, это означает, что время обработки будет больше. Исследования показывают, что для прочтения текста нам приходится проверять каждую букву и идентифицировать ее по отдельности,
независимо от того, насколько хорошо вы умеете читать - чтобы просто прочитать эту букву.
Это неизмеримо замедляет процессы. Если говорить словами одного из исследователей:

"Текст будет нечитаемым, если буквы невозможно идентифицировать по отдельности.

Эффективность обработки обратно пропорциональна длине слова.

… Несмотря … на нашу экспертность после прочтения миллиарда букв, мы никогда не научимся видеть слово как единое целое: наша эффективность ограничена узким бутылочным горлышком необходимости выявлять простые символы строго по отдельности."
Так что в своей презентации не только добавляйте картинки к слайдам, а ограничьте количество слов на них. Это позволит уберечь вашу аудиторию от переутомления,и она будет воспринимать информацию гораздо лучше.

Этот практический комментарий сигнализирует о конце нашего короткого обзора сенсорной

обработки и об окончании нашего второго раздела, который был назван "Мозг обучающийся".

Теперь мы сменим направление и перейдем к следующему разделу. Он называется "Мозг чувствующий".

Большинство людей полагают: между объективными мыслями и субъективными чувствами

существует огромная разница. Действительно ли так велика эта разница с точки зрения науки о мозге?

В нейронауке "ощущать что-то" и "изучать что-то" - это просто традиционные слова,

которыми мы обозначаем физические процессы. Оба они включают в себя схемы поляризации

и деполяризации мозга. Как мы далее увидим, различия здесь носят

довольно случайный характер. В конце концов, вы используете клетки мозга,

чтобы увидеть "Мону Лизу" в Лувре, но вы используете клетки того же мозга и для того,

чтобы ощутить истинное величие и красоту шедевра Да Винчи.

Эту разницу мы будем исследовать в своей следующей лекции.