Как мы видим? Нейробиология зрительного восприятия - [38]

Наиболее явное различие между зонами V1 и V2 состоит в том, что нейроны V2 имеют бо́льшие по размеру – а многие из них и более сложные – рецептивные поля, чем нейроны V1. Как известно, V1 содержит больше простых клеток, настроенных на восприятие строго заданных признаков стимулов (таких как линии со строго определенной ориентацией и локализацией в пространстве). Зона V2 содержит больше сложных клеток, чья реакция на ориентированные линии не так жестко привязана к их расположению в пространстве. Однако это различие относительно: в V1 также находится много клеток со сложными рецептивными полями.

Нейроны в зоне V3 обладают разнообразным набором свойств. Почти все клетки показывают избирательность к ориентации, но многие также избирательны в отношении направления и цвета. Раньше зрительная зона V4 считалась центром «цветного зрения», но затем было обнаружено, что здесь также находятся нейроны с избирательностью к ориентации, движению и глубине. Нам пока неизвестно, имеют ли эти участки коры какую-либо функциональную специализацию. Единственное, что мы можем сказать, так это то, что зрительные зоны V1, V2, V3 и V4 представляют собой некую иерархию, где происходит постепенный переход от более простых к более сложным способам обработки визуальной информации.

Далее в височной коре находится кое-что по-настоящему интересное: системы нейронов с замечательной избирательностью к объектам и, в частности, серия участков коры с нейронами, избирательными в отношении лиц. В целом височная доля напоминает шахматную доску из разнообразных функциональных зон, где чувствительные к лицам участки чередуются с зонами, чувствительными к другим визуальным признакам. Впервые избирательные к лицам нейроны были описаны в конце 1970-х гг. Чарльзом Гроссом и его коллегами из Принстонского университета. Они обнаружили эти нейроны в нижней височной коре, которая с высокой степенью избирательности реагировала на определенные объекты, руки и лица.

На тот момент избирательные к лицам клетки показались большинству нейробиологов чересчур специфичными. К тому же в масштабах височной доли таких нейронов было не так уж много, поэтому полученные Гроссом результаты были встречены с весомой долей скептицизма. Когда вы исследуете височную долю с помощью микроэлектрода, как это делал Гросс, вы находитесь во власти случая: вы изучаете тот нейрон, который оказывается под вашим электродом; вы не можете изучить действительно большое количество клеток, потому что регистрация нейронной активности – дело медленное; и, наконец, участки на то и участки (мы называем их «пэтчами» – или «заплатами»), чтобы покрывать лишь небольшую часть поверхности височной коры. Только с появлением технологий сканирования мозга было подтверждено существование этих участков коры, участвующих в распознавании лиц.

Поначалу многие клеточные нейробиологи, включая Чарльза Гросса и меня, пренебрежительно восприняли МРТ-сканирование как инструмент для нейробиологических исследований. В отличие от точных крошечных микроэлектродов, МРТ показывает только большие области мозга, а первые томографы к тому же имели довольно низкое разрешение. Для надежной визуализации требуются особые навыки и соблюдение массы предосторожностей. Поскольку получаемые с помощью МРТ сигналы очень слабы и подвержены разного рода помехам, изображения подвергаются серьезной обработке. Даже небольшие ошибки при обработке могут привести к ложным результатам (немало таких «открытий» популяризовано в научно-популярных статьях по нейробиологии). Но со временем аппараты стали намного лучше, и магнитно-резонансная томография завоевала признание сообщества клеточных нейробиологов благодаря двум неоспоримым преимуществам: во-первых, она полностью неинвазивна; во-вторых, она позволяет одновременно наблюдать активность значительной части мозга, хотя и с гораздо более низким разрешением, чем микроэлектроды.

МРТ дает возможность заглянуть в мозг живых, бодрствующих людей и животных, не причиняя им никакого вреда. Дело в том, что активно работающая часть мозга нуждается в большом количестве энергии, поступление которой обеспечивается за счет усиления кровотока – что и обнаруживает функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ). Функциональная МРТ позволяет экспериментаторам увидеть, какая часть мозга активна в любой момент времени, в частности при выполнении испытуемым различных видов умственной работы. Участникам эксперимента дают какие-либо задания, показывают картинки, предлагают прослушать звуки и т. д. – и с помощью метода фМРТ наблюдают, какие области мозга участвуют в этой конкретной деятельности.

Перелом наступил, когда несколько лабораторий, прежде всего группа Нэнси Кэнвишер из Массачусетского технологического института, зарегистрировали активность человеческого мозга в тот момент, когда люди смотрели на изображения различных объектов. К своему удивлению, они обнаружили, что, когда испытуемые видели человеческое лицо, у них «загоралось» несколько небольших участков в височной доле. Причем эти участки с высокой степенью вероятности повторялись от испытуемого к испытуемому – то есть это было воспроизводимое биологическое событие, а не искажение, вызванное несовершенством аппаратуры. Их «мозаичность» объясняла, почему Гросс и другие ранние исследователи не смогли достоверно продемонстрировать существование участков коры, ответственных за обнаружение лиц: с помощью микроэлектрода очень трудно выявить такие небольшие зоны, разбросанные по обширной поверхности коры.