Революция в зрении: Что, как и почему мы видим на самом деле - Марк Чангизи

Первые намеки на то, насколько хорошо наши глаза умеют выстраивать единое, целостное изображение в ситуациях, когда картинки, видимые левым и правым глазом, не совпадают, обнаружились в конце 8о-х годов в ходе кропотливого исследования Синсукэ Симодзе и Кена Накаямы. Они изучили, как головной мозг оценивает объемность предметов, которые видны лишь одному глазу. Благодаря их работе, а также множеству последовавших за ней, мы понимаем, что мозг обладает просто невероятным пониманием закономерностей того, как одни предметы загораживают другие, и пользуется этим для построения единого изображения, несмотря на несовпадение получаемых им зрительных сигналов. Например, если левый глаз видит слева от кружки шарик, а правый шарика не видит, то мозг из этого заключает, что шарик находится сзади и слева от кружки, и показывает нам соответствующую картинку.

Несмотря на то, что работа Синсукэ Симодзе и Кена Накаямы послужила толчком к тщательному изучению способностей головного мозга управляться с изображениями, не подобными друг другу, нам понадобилось некоторое время, чтобы в полной мере оценить свою способность видеть сквозь помехи. Одним из этапов этого осознания стало упоминавшееся исследование Арнолда и его коллег: оно показало, сколь ловко мы выпутываемся из ситуаций, когда помехи возникают на пути то одного, то другого глаза. Джейсон Форт, Джонатан У. Пирс и Питер Ленни из Нью-Йоркского университета в статье 2002 года убедительно продемонстрировали нашу способность справляться с испытаниями сложнее подглядывания. Ученые рассмотрели случаи, когда оба глаза видят одни и те же помехи, но разные изображения за ними. Испытуемые смотрели сквозь изгородь на объекты, расположенные так, чтобы сигналы, получаемые левым и правым глазом, были вроде тех, что мы видим на рис. 14а: левый глаз видит только несколько вертикальных полос от общей картины (в данном случае это человеческое лицо), а те ее части, которые соответствуют пробелам, видит правый глаз. Для того чтобы было понятнее, какая именно часть картины доступна каждому глазу, на рис. 14б показаны только видимые вертикальные полосы, без изгороди. Два глаза получают абсолютно различную информацию о лице, на которое смотрят, и мозг должен разобраться, как склеить эти разрозненные картинки в связное изображение. Так вот, оказалось, что он прекрасно владеет этим искусством. Если вам удастся слить воедино две картинки на рис. 14а, глядя “сквозь” страницу, вы получите примерно то же, что изображено на рис. 14".

Предвижу возражение, что, дескать, опыт на рис. 14 не слишком показателен, поскольку изгороди - изобретение сравнительно недавнее. И вообще, так ли часто в действительности нам приходится видеть за какой-либо преградой настолько разные картинки? На рис. 15 показан обзор для каждого глаза, вглядывающегося сквозь просветы в заграждении, и видно, что левому и правому глазу действительно доступны разные участки общей картины. Несовпадающие изображения вроде тех, что представлены на рис. 13а и 14a, — обыденность для лиственного леса, и это было затруднение, которое головному мозгу следовало преодолеть. Но вместе с тем это была удача: как только мозг обзавелся механизмами, позволявшими получать целостные бинокулярные изображения вопреки помехам, он сразу же приобрел более определенный взгляд на (отгороженный помехами) мир. А это, в свою очередь, запустило эволюцию такого признака, как направленные вперед глаза, дававшего возможность расширить границы этого усовершенствованного взгляда. Данную тему мы подробнее обсудим в следующем разделе.

Рис. 14.

а) Что видят ваши глаза, когда вы смотрите на чье-либо лицо сквозь изгородь. В данном случае все было подогнано так, чтобы левый и правый глаз видели абсолютно разные участки лица, но при этом ни один из участков не был полностью скрыт, б) Изображения лица, получаемые каждым из двух глаз, помещены одно над другим, чтобы лучше показать “пазл”, который мозгу предстоит собрать, в) Картина, воспринимаемая вами, когда вы фокусируете взгляд на лице. Вам видны два прозрачных изображения забора, сквозь которые вы видите лицо целиком. Это разновидность той ситуации, когда левый и правый глаз видят совершенно разные картины, но вместе не упускают из виду ничего. Джейсон Форт, Джонатан У. Пирс и Питер Ленни досконально изучили то, как мы воспринимаем “бинокулярные пазлы", и опубликовали результаты своих исследований в 2002 году.

Рис. 15.

Каждому глазу обычно видится за помехами что-то свое.

Но прежде чем продолжать, давайте предвосхитим дальнейшее развитие нашего разговора, еще раз внимательно посмотрев на рис. 14в. Мало того, что наш головной мозг видит целиком лицо за забором, он видит при этом и сам забор, используя ту же уловку “скопируй мир на ‘прозрачку’ в двух экземплярах”, которую мы ранее рассматривали. Любопытно, однако, что в данном случае обе прозрачные копии полностью покрывают поле зрения, не оставляя пробелов. С подобным мы тоже уже сталкивались — когда выглядывали из-за кружки, — но особенностью рис. 14в является то, что здесь каждую из двух “прозрачек” формируют сигналы, получаемые от обоих глаз, а не только от одного из них. Оба эти примера с “прозрачками” говорят о том, что наше зрение не ограничивается тем, чтобы видеть в заданном направлении только один (непрозрачный) предмет. В отличие от животных, чьи глаза направлены в разные стороны, мы, благодаря бинокулярной области, способны видеть одновременно до двух непрозрачных предметов в любом заданном направлении! Животные с глазами, направленными вперед, не теряют способности видеть что-либо, а, напротив, приобретают способность видеть в хаосе окружающих предметов сразу два слоя. Как будто панорамное зрение животных с глазами по бокам головы сложили вдвое и дали возможность видеть оба слоя сразу. То есть получилось объединенное восприятие, которое охватывает только одну полусферу зрительного поля (переднюю), но на самом деле “оглядывает” вдвое больше вследствие способности видеть два слоя одновременно. Именно благодаря этой способности два глаза, глядящие в одном направлении, легко “просвечивают” препятствия. Иными словами, наше умение оперировать изображениями, не имеющими подобия, позволяет нам бесподобно видеть сквозь помехи.

Чтобы разбить окно моей гостиной, достаточно одного булыжника — если, конечно, у вас хватит наглости подойти к дому вплотную. Присутствие у вас второго камня свидетельствовало бы, наверное, о вашем профессионализме, но, скорее всего, он не понадобился бы: вероятность успеха и при единственном броске практически стопроцентная. Ну а что если я оставлю перед домом собаку и вам придется бросать камень с другой стороны улицы? В этом случае второй камень пришелся бы очень кстати и примерно удвоил бы ваши шансы расколотить мое окно.

Если только... Если только вы, вместо того чтобы по-дикарски швырять камни, не прихватите с собой высокоточный камнемет, способный попасть в одну и ту же точку два раза подряд. Притаившись за скульптурой фламинго в саду соседей через дорогу, вы наводите орудие и стреляете. Из укрытия невозможно разобрать, разбито ли стекло и нужен ли еще один выстрел. Может, он и не нужен, но пособие по камнеметанию советует быть упорным, и вы запускаете второй булыжник. И как же второй бросок повлияет на ваши шансы разбить окно? Если после первого выстрела вы не прицеливались заново, то второй их не повысит. Либо вы сразу разбили стекло и второй выстрел не нужен, либо в первый раз вы промазали и непременно промажете снова. Следовательно, дважды стрелять таким манером из высокоточного орудия ничуть не лучше, чем выстрелить однократно. Фактически, хотя вы и бросили два булыжника, в каком-то смысле произошло всего одно событие. При этом потраченное время и лишний шум могут способствовать тому, что мои соседи заметят подозрительного типа, прячущегося за их фламинго, и позвонят в полицию.

Даже если у вас нет информации о результате первого выстрела и, следовательно, подсказок насчет того, куда целиться, то даже от случайного перенаведения орудия будет больше проку, чем от повторного выстрела в прежнюю точку. Случайное перенаведение будет означать, что два ваших выстрела независимы: успех первого никак не повлияет на успех второго. Перенаведение примерно вдвое повышает вероятность того, что хотя бы один камень разобьет окно. Конечно, было бы еще лучше, если бы перед вторым прицеливанием вы смогли оценить точность первого, но здесь важно, что сама вероятность работает на вас.

Итак, когда лучше идти на дело, вооружившись всего одним булыжником? Когда в окно легко попасть; когда броски не являются независимыми событиями; при наличии обоих условий. А два камня предпочтительнее брать в тех случаях, когда в стекло попасть непросто и когда второй бросок является совершенно новой попыткой его разбить.