August 8th, 2014

восторг освоения нового как удовольствие от превращения новизны в рутину

Опять выдержки из лекции, точнее двух, Melvyn Goodale о параллельных путях проведения зрительной информации от глаза к разным частям мозга и Trichur Vidyasagar о проблеме скорости осознавания, тоже в контексте зрительной системы. И в конце все это дополнено моими собственными бреднями.

Существование параллелльных зрительных путей показано давно, в 1973, когда David Ingle опубликовал статью "Two visual systems in the frog" - "Две зрительные системы лягушки", о том, что два вида зрительного поведения лягушки - охота на муху и избегание неподвижных объектов типа барьера - контролируются двумя независимыми зрительными путями от глаза в мозг. И при разрушении одного другой остается совершенно нормальным.
Дикое количество человекочасов, потраченных исследователями зрительной системы с тех пор, позволяет нам теперь сказать, что у человека относительно независимых зрительных путей как минимум пять:
- для регуляции циркадных ритмов (от сетчатки в гипоталамус, ядро SCN)
- зрительного контроля положения тела (ядра добавочного зрительного тракта AOTd, AORi, AOTm)
- зрительного контроля локомоции (ядра вентрального таламуса и подушки, нет, я не сошла с ума, она же pulvinar)
- автоматических движений глаз - саккад (ядра верхнего четверохолмия - SC)
- и, наконец, для собственно зрения (через латеральные ядра таламуса LGN).
При этом осознаются результаты деятельности только последнего пути, и то далеко не полностью. Для простоты изложения именно его мы назовем зрительной системой.

Большей частью зрительной информации мы пользуемся бессознательно. Мы не рассчитываем траекторию движения руки от клавиатуры к чашке кофе, и не размышляем, куда двигать глаза при чтении. И даже в случае собственно «зрительного» пути осознается результат, но не процесс. Любопытной иллюстрацией этого разделения на процесс и результат является случай потери цветового зрения. Из-за высокой метаболической активности зоны цветового зрения особенно чуствительны к недостатку снабжения кислородом и, в частности, к отравлению СО, отчего иногда возникает селективная потеря только зветового восприятия. Зона V4 у человека является чем-то вроде конечной станции цветовой обработки, где вычисляется цветовая константность – способность определять цвет предмета всегда одинаково независимо от освещения. Эта функция аналогична балансу белого современных цифровых фотоаппаратов: всякий, кто ими пользуется знает, что без баланса белого фотографии сделанные в середине дня отдают в голубой, а те что сняты вечером – в желтый. Это просходит из-за разницы цветовой температуры освещения:

http://lumenhouse.ru/articles/779/

Цветовая константность позволяет правильно идентифицировать один и тот же объект независимо от условий освещения. Но вот только если зона V4 у человека поражена, то он теряет не только константность, а вообще перестает видеть цвета, даже при том, что другие чувствительные к цвету зоны – V1 и V2, предшествующие V4, у него полностью сохранились. То есть, промежуточных результатов цветовой обработки вам не покажут, как бы сильно вы этого не хотели. Они не осознаются ни в каком случае, и нельзя натренировать себя видеть цвета без константности.
Осознаваемые и неосознаваемые процессы зрения ассоциированы с разными зрительными путями. Goodale и Milner показали разделение зрительной коры на две функционально разные системы: дорсальную, или систему действия, и вентральную, систему восприятия. Они отличаются не только местоположением в коре (дорсальная – вверху, вентральная - внизу), но прежде всего конечным результатом обработки изображения. Дорсальная дает быстрый и прямой выход на совершение действий, но это далеко не всегда сопровождается пониманием причин действия. Вентральная позволяет сознательно воспринимать изображение, но делать при этом что-либо не обязательно. Такое разделение систем обусловливает появление эффекта blindsight – «слепого зрения», когда при поражении ключевой для вентральной системы зоны V1 человек теряет зрение, но не способность ориентироваться в пространстве. То есть, если его попросить угадать, где расположена дверь, то он покажет ее правильно, но если спросить, видит ли он дверь, то окажется, что он не видит не только двери, но и вообще ничего. У него теряется сознательная часть зрения, но сохраняется неосознаваемая, ведущая напрямую к действиям. Aglioti, De Souza и Goodale поставили эксперимент, показывающий такое разделение на здоровых испытуемых, используя иллюзию Эббинхгауза:

http://en.wikipedia.org/wiki/Ebbinghaus_illusion

На этой картинке оранжевые круги одинаковой величины, но соседство с кругами другого размера приводит к искажению восприятия. Группа Goodale создала 3D-версию этой иллюзии и предложила людям сперва оценить размер центрального кружка, а потом взять его за края двумя пальцами. Они показали, что несмотря на неверную оценку изображения, движения пальцев при попытке взять кружок были правильными. Та часть зрительной системы, которая дает команду движениям пальцев, не нуждается в инструкциях сознания и даже полностью их игнорирует.

Vidyasagar обсуждает этот вопрос дальше, акцентируясь на проблеме скорости реакций в сравнении со скоростью осознавания. Он приводит пример старой работы Libet (1967). Libet ставил эксперименты по прямой электростимуляции у человека некоторых зон теменной и моторной коры. Моторная кора создает команду для мышц, которые обеспечивают движения. Поэтому при точечной стимуляции моторной коры возникают собственно физические движения. А теменные области участвуют в планировании движений, и при их стимуляции возникает желание сделать что-то. Это желание можно дальше и не осуществлять. Ключевым моментом является тот факт, что для возникновения осознаваемого человеком намерения совершить действие нужно стимулировать теменную кору не менее 500 миллисекунд. Это очень долго по сравнению со скоростью многих совершаемых человеком действий. Например, в крикете спортсмен должен быть способен примерно за 30 мс оценить траекторию мяча и изменить положения тела оптимальным для отбивания образом. У сознания нет ни единого шанса встроиться в процесс на этом этапе просто потому, что осознавание – слишком медленный процесс. Сознание вступает в игру уже постфактум. Однако показано, что осознавание необходимо для обучения и запоминания. Оно и нужно потом, для планирования действий на основе полученной новой информации.

Сознание дает возможность создавать новые варианты реакций на события, тонко адаптируясь к изменению ситуации. А когда бывшее новым начинает становиться повторяющимся, выгоднее создать систему быстрого и автоматического реагирования. При этом сознание из процесса лучше исключить, потому что оно тормознутое. Получается, что эволюционно всегда будут существовать две направляющие силы отбора: одна за осознавание и адаптивность, другая за неосознавание и скорость. И никакого расширения сознания нам не будет без потери скорости. Характерной особенностью сознания является то, что одномоментно мы способны осознавать только одно целостное событие. Это принципиальный момент, который, возможно, связан с необходимостью интеграции информации от разных сенсорных систем в единый образ происходящего. Два образа могут существовать только последовательно, внимание концентрируется только на одном процессе. Мы всегда находимся только в одном сейчас. Поэтому если вы думаете, что человек-то эволюционному давлению не подвержен и уж он-то может расширять, то представьте себе, как вам понравится прогулка по улице с приятелем, полностью осознающим движения своих ног. И больше ничего. Получется, что логичным эволюционным продолжением нашей линии стало бы изобретение эволюцией мультизадачного сознания. С мультизадачностью автоматических действий эволюция справилась вполне неплохо, почему бы не повторить трюк с сознанием? Если фантазировать дальше, то можно представить случаи раздвоения личности как движение в эту сторону, вот только для достижения успеха нужно создать надсистему, оценивающую результаты сознательной обработки информации разными личностями. В этом нет ничего принципиально невозможного, случаи эволюционного возникновения новых систем, например, при удвоении какой-то старой вполне известны. Есть версия, что таков один из механизмов возникновения новых зон коры. Так что будем ждать апгрейда человечества от шизофреников. Давно пора, а то скучное оно какое-то.