Два игрока на одном поле мозга - [13]

Осмотрите пространство вокруг себя. Не кажется ли вам очевидным, будто формы предметов прочно связаны с их местоположением? Это логично, да и как может быть иначе? Может показаться, что это ощущение каждого-объекта-на-его-месте подразумевает, что одна и та же зона мозга должна заниматься обработкой и форм, и местоположения.

Но, как продемонстрировали Ангерлейдер и Мишкин, наши впечатления обманчивы. Эти две функции разделены в мозге[9]. Тот факт, что разные системы оценивают, что собой представляет объект и где он находится, означает, что эти два потока информации должны быть соединены на некоторой более поздней фазе обработки. И возможно, при этом могут возникать ошибки.

Интуитивно кажется странным, что вы можете распознать объект и не отметить его положения в пространстве, но научная литература свидетельствует, что такие ошибки известны и обычно возникают, когда объект рассматривается лишь непродолжительное время. Так, в классическом эксперименте[10] Энн Трейсман и Хилари Шмидт было показано, что, когда испытуемые видят набор цветных фигур (например, квадрат и треугольник) в течение очень короткого времени, позже они создают «иллюзорные связи». Причем в 20% случаев они мысленно объединяют свойства объектов, которые реально демонстрировались в разных местах зрительного поля. Например, если им показали небольшой красный квадрат в одном месте и большой синий круг в другом, они могут сообщить о том, что видели маленький синий квадрат.

Короче говоря, парадоксальная идея разведения мозговой локализации функций распознавания формы и местоположения предметов получила экспериментальное подтверждение. Система нижнего мозга обрабатывает информацию о свойствах объекта (например, о его форме и цвете) отдельно от системы верхнего мозга, которая обрабатывает информацию о местонахождении объекта. И информация из двух систем не всегда объединяется должным образом.

Несмотря на наличие Сильвиевой щели, ученые недоумевают, почему кора больших полушарий разделена на отдельные системы — верхнюю и нижнюю? Зачем? Есть и более практичный вопрос: можем ли мы сделать какие-то выводы о человеческой психологии, исходя из того, что Ангерлейдер и Мишкин показали в эксперименте с обезьянами?

В дальнейших исследованиях с участием животных и людей в лабораториях по всему миру ученые получали все больше и больше доказательств разделения функций верхней и нижней частей коры.

Сам Стивен начал прилагать усилия, чтобы разгадать эту головоломку, в конце 1980-х, когда он и его коллеги создали компьютерную программу, которая могла распознавать простые формы и указывать их местоположение, используя искусственные нейронные сети, организованные по типу систем верхнего и нижнего мозга.

Исследования в лабораториях по всему миру демонстрировали все больше доказательств разделения функций верхней и нижней коры.

Такие симуляции нейронных сетей имеют наборы «узлов» (или «нодов»), которые примерно соответствуют отдельным нейронам. Эти узлы могут быть организованы различными способами. Как правило, один их набор (так называемые входные узлы) предназначен для получения стимуляции извне сети, второй набор (выходные узлы) посылает информацию из сети к внешним устройствам, а третий, промежуточный, слой находится между этими двумя группами. Эти узлы могут соединяться друг с другом по-разному, что изменяет последствия получения определенной информации.

В компьютерных моделях верхней и нижней системам коры соответствуют различные группы узлов третьего типа и их связи с узлами ввода информации и вывода результатов. В одних версиях моделей симуляции систем верхнего и нижнего мозга были полностью разделены, а в других версиях у них была часть общих промежуточных узлов.

В принципе, в том, чтобы думать о двух системах как о работающих независимо друг от друга, есть здравое зерно: системе нижнего мозга необходимо распознавать объекты вне зависимости от того, где они находятся, и поэтому информация о местоположении, необходимая вышележащей системе, ею игнорируется. Эксперименты с компьютерными моделями убедительно показали, что искусственные нейронные сети работали лучше, когда использовалась стратегия «разделяй и властвуй» и в них отдельно симулировались система нижнего мозга (которая игнорирует информацию о местоположении, распознавая лишь формы — независимо от того, где они появляются) и система верхнего мозга (которая определяет положение в пространстве). Такое разделение труда оказалось гораздо более эффективным, чем использование единой сети для выполнения обеих задач или даже двух частично перекрывающихся сетей[11]. Очевидно, что обсуждаемые функции различаются и обеспечивающая зрение система работает эффективнее, если она организована в виде двух разделенных частей.

Четыре года спустя Стивен и его коллеги изучили один из способов, с помощью которого эти две системы могут взаимодействовать, задавшись вопросом: а не может ли система верхнего мозга в некоторых ситуациях заменить систему нижнего мозга? Перейдя от компьютерных моделей к людям, они начали изучать одного пациента, который перенес инсульт. К нижней части его коры не поступала кровь (вероятно, сгусток крови заблокировал артерии), и нейроны этой зоны нижнего мозга умерли.