Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия - [18]

Рис. 5, 3. Нервная клетка. Тело клетки имеет длинный аксон, изолированный от окружающих тканей миэлиновой оболочкой и обычно посылающий управляющие сигналы к мускулам. Тело клетки получает информацию от многих тонких отростков-дендритов, одни из которых возбуждают, а другие тормозят клетку. Эта система аналогична простому элементу вычислительной машины. Взаимодействие элементов обеспечивает управление активностью организма и обработку информации, поступающей при восприятии.

Нервные сигналы представляют собой электрические импульсы, которые возникают при изменении ионной проводимости клеточной мембраны (рис. 5, 4).

Рис. 5, 4. Механизм проведения электрического импульса в нерве. Ходкин, Хаксли и Катц обнаружили, что ионы натрия проходят внутрь нервного волокна, меняя отрицательный заряд на положительный. Ионы калия выходят наружу, восстанавливая потенциал покоя. Этот процесс может протекать со скоростью тысяча раз в секунду при передаче спайковых потенциалов, бегущих по нерву в виде сигналов, с помощью которых мы познаем мир и управляем мышцами.

В покое центр нервного волокна заряжен отрицательно по отношению к его поверхности, однако, когда это соотношение нарушается, как, например, при стимуляции светочувствительных рецепторов сетчатки светом, центр волокна становится положительным, что и приводит к возникновению электрического тока, который распространяется по нерву в виде волны. Скорость его распространения значительно меньше, чем скорость электрического тока в проводах: в крупных волокнах электрическая волна распространяется со скоростью 100 м/сек, в наиболее мелких — менее 1 м/сек. Крупные быстропроводящие волокна имеют специальную жировую оболочку — миэлиновую оболочку, которая ограничивает каждое волокно от соседнего и повышает скорость проведения электрических потенциалов.

Нейроны соединяются с помощью синапсов, которые являются узловыми пунктами, где происходят химические процессы, являющиеся своего рода пусковыми механизмами. Большая часть, а может быть, и все нейроны имеют как возбуждающие, так и тормозящие синапсы, которые действуют как переключатели.

Существует много изощренных технических приемов для исследования нервной системы. Можно регистрировать электрическую активность отдельных клеток или групп клеток; можно посредством электрической стимуляции получать не только двигательные ответы, но и ощущения, как, например, у больных при мозговых операциях. Изучая изменения в поведении, возникающие в результате поражения отдельных участков мозга, можно определить, в чем именно состоит патология данной области. Можно изучать действие лекарств или результаты непосредственного воздействия на поверхность мозга различных химических веществ; эта область исследования становится особенно важной, поскольку она дает возможность установить, имеют ли новые препараты нежелательные побочные психические эффекты, а также найти новые методы преднамеренного изменения состояния мозга.

Преимущество этих методов перед методом разрушения отдельных областей мозга заключается в том, что здесь мы имеем возможность получать обратимые изменения и изучать степень и качество таких воздействий.

С помощью этих методик, а также исследований морфологических связей различных областей мозга было установлено, что различные зоны мозга связаны с совершенно различными функциями. Однако, когда дело доходит до раскрытия процессов, происходящих в каждой из этих зон, даже самые тонкие приемы оказываются довольно грубыми.

Может показаться, что самый прямой путь к изучению мозга — это исследование его структуры, стимуляция и регистрация полученных результатов. Но, как и в электронных устройствах, вовсе не так просто вывести способ работы мозга из анализа его строения; при отсутствии общего представления о том, как работает мозг, трудно интерпретировать результаты раздражения и удаления отдельных его частей. Для того чтобы оценить результаты раздражения или разрушения отдельных областей мозга, необходимо провести соответствующие эксперименты по изучению поведения. Результаты регистрации активности отдельных клеток мозга также особенно интересны, если они связаны с анализом поведения или отчетом испытуемого. Это значит, что для исследования функций мозга очень важны данные психологии животных и человека, так как они необходимы для установления связи между деятельностью мозга и поведением, а это требует специально продуманных психологических экспериментов.

Мозг, конечно, — чрезвычайно сложная совокупность нервных клеток, но в некотором отношении он похож на электронные устройства, и поэтому общие технические соображения могут быть весьма полезны при его изучении. Как и вычислительные машины, мозг получает информацию и принимает решение в соответствии с этой информацией, однако он не имеет полного сходства о современными вычислительными машинами, сконструированными инженерами, хотя бы потому, что в противном случае мы могли бы получить массу относительно дешевых мозгов, которые можно было бы легко изготовлять апробированным методом.

Легче заставить машину решать математические или логические задачи или научить ее переводить с одного языка на другой, чем научить ее видеть. Проблема создания машин, которые могли бы различать структуры, была решена различными способами, но только для относительно небольшого числа структур; что же касается машин, которые приближались бы к возможностям человеческого восприятия по объему и скорости, то здесь мы далеки еще от сколько-нибудь удовлетворительного решения проблемы. Отчасти поэтому детальное исследование человеческого восприятия является важной задачей. Анализ возможностей человеческого восприятия может подсказать приемы, с помощью которых можно моделировать это восприятие на машинах. Это было бы полезно с многих точек зрения, начиная с чтения документов или книг и кончая изучением космоса роботами.