Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге

Чтобы понять, как работают рецептивные поля глаза, обратимся для начала к зрительной системе лягушки — животного, которое совсем на нас не похоже. Строение глаза лягушки в целом аналогично строению глаза человека. В нем есть оптика, фокусирующая свет, палочки, колбочки и нейронные цепи сетчатки, которые обрабатывают входящие сигналы и перенаправляют их в мозг по волокнам зрительного нерва, отходящим от ганглиозных клеток сетчатки. Обработанные сигналы на выходе весьма точно отражают видимый мир лягушки. Это было показано в 1959 году в классической работе исследователей из Массачусетского технологического института Джерома Летвина, Умберто Матураны, Уоррена Маккаллока и Уолтера Питтса «Что сообщает глаз лягушки мозгу лягушки»[136]. Авторы выяснили, что электрические сигналы отдельных волокон зрительного нерва можно разделить на несколько основных категорий. Самыми быстрыми оказались волокна, реагирующие на внезапное затемнение большого участка поля зрения: именно такой зрительный стимул мог сигнализировать о хищной птице, пикирующей на лягушку. Другой класс выходных нейронов, по всей видимости, представлял собой «средства обнаружения жуков». Эти нервные волокна лучше всего реагировали на появление в рецептивном поле темных пятен размером с жука, не слишком больших и не слишком маленьких, с четкими границами, в идеале передвигавшихся рывками. Это также имеет смысл, поскольку лягушка питается жуками, и, чтобы лягушка могла съесть жука, он должен двигаться; в окружении неподвижных насекомых она умрет от голода. Нейроны еще одного класса сильнее всего реагировали на передвижение края объекта в рецептивном поле — вероятно, это связано с тем, что лягушке нужно перепрыгивать с одного листа на другой. Важно, что нейроны каждого типа реагировали на свой стимул независимо от общей освещенности. Летвин и его коллеги обнаружили, что сигналы конкретного нервного волокна оставались интенсивными и соответствовали специфическому стимулу даже тогда, когда общая освещенность менялась более чем в 300 раз, от яркого, слепящего света до почти полной темноты, в которой экспериментаторы практически ничего не видели.

Наши потребности во взаимодействии с окружающей средой серьезно отличаются от потребностей лягушки. Пикирующие птицы не представляют для нас опасности, и нам не нужно есть жуков, чтобы выжить. Наш вид, как и наши далекие предки и родственники из числа приматов, выжил благодаря тому, что был способен анализировать гораздо большее число разнообразных объектов вокруг, таких как другие животные (опасны ли они и как быстро они двигаются?), фрукты (они спелые?) или ветка дерева (насколько она высоко и далеко от меня?).