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

Неумолимая поступь времени заставила нас выработать способность к предвидению: ведь только видя будущее, мы можем воспринимать настоящее. Явления, подобные эффекту запаздывающей вспышки, стали одними из первых свидетельств, доказывающих наличие у нас умения видеть настоящее точно вовремя, и это только начало. Ниже я расскажу о фактах, подтверждающих эту нашу способность, и объясню, как зрительные иллюзии (например, на рис. 1 и 2) являются ее следствием. Но мне бы не хотелось, чтобы у вас осталось впечатление, будто способность предвидеть будущее — это бремя. Напротив, мы должны считать ее выгодным приобретением. Сейчас объясню, почему.

- Это быстрый компьютер? — спросил я продавца.

- А то.

- Ничего, если мы его включим?

- Да не вопрос. — Продавец нажал кнопку, и жесткий диск зажужжал.

Полторы минуты спустя компьютер был готов к работе. “Чертовски долго для быстрого компьютера, думал я тем временем. — Кажется, в 8о-х годах мой компьютер грузился и то быстрее”.

Разработчики компьютеров желают, чтобы их программы выделывали всякие крутые штуки, и чем дольше удастся заставить пользователя ждать, тем эффектней программное обеспечение сможет проявить себя за имеющийся в его распоряжении промежуток времени. А люди вполне готовы смириться с продолжительным ожиданием, и компьютерщики, судя по всему, в курсе. Похоже, по мере появления все более быстродействующих компьютеров они не говорят: “Теперь мы можем делать то же самое практически мгновенно”. Вместо этого они как будто бы рассуждают так: “Давайте-ка придумаем, что бы еще мог показать компьютер, пока пользователь ждет”.

Если поразмыслить, дети функционируют примерно по тому же принципу. У трехлетнего ребенка подготовка к купанию занимает уйму времени: только на то, чтобы снять носки, иногда уходит целая минута. Но вот моей дочке уже пять, и я заметил, что она, будучи вполне способна раздеться молниеносно, тратит столько же (а то и больше) времени, прежде чем присоединиться к своему младшему брату, плещущемуся в ванне. Не желая использовать свои усовершенствованные моторные навыки для более организованного перехода к водным процедурам, она расходует столько же времени, сколько привыкла (и сколько, как она уже знает, ей позволяется), чтобы дольше валять дурака.

Подозреваю, что со зрением дело обстоит примерно так же. Нам, животным, требуются зрительные системы, способные производить в уме необычайно сложные вычисления, результаты которых отображались бы в виде полезного для нас визуального восприятия. Именно такие зрительные системы формирует естественный отбор. Вопрос только в том, сколько времени “позволяется” потратить головному мозгу на выстраивание воспринимаемого нами изображения. Ответ на этот вопрос зависит в первую очередь от окружающей среды и того, насколько она предсказуема. Тут среда среде рознь: от непредсказуемой Нью-Йоркской фондовой биржи до предсказуемых перемещений мяча туда-сюда во время теннисного матча. Чем предсказуемее среда, тем точнее мозг способен предвидеть будущее, тем больше он может “выторговать” себе времени на построение картинки. То есть вполне может быть так, что наш мозг, подобно инженерам-компьютерщикам и пятилетним купальщикам, нацелен не на уменьшение задержки, необходимой для зрительного восприятия, а на ее увеличение (путем интенсификации провидческих способностей), чтобы высвободить больше времени для работы. Говоря шире, мозг может стремиться к тому, чтобы находить оптимальное равновесие между преимуществами более неспешных, обстоятельных вычислений и риском ошибок, сопряженных с заглядыванием слишком уж далеко в будущее.

Я хочу обратить ваше внимание на то, что способностью воспринимать настоящий момент мы наделены не обязательно затем, чтобы бороться с некой фиксированной задержкой реакции нашей нервной системы. В своих академических работах, которые должны быть лаконичными, я не касаюсь этой тонкой проблемы и просто говорю, что способность видеть настоящее дает животному преимущество, поскольку позволяет ему компенсировать задержку, возникающую в нервной системе между поступлением сигнала на сетчатку и его восприятием. Однако отсюда можно сделать ошибочный вывод, будто продолжительность данной задержки но минимум, необходимый для того, чтобы переправить, данные с сетчатки в соответствующие области мозга и произвести вычисления. На самом деле все несколько сложнее. Величина задержки сама по себе подвергается действию отбора в ходе эволюции и вполне может быть значительно большей, чем могла бы быть в случае, если отбор стремился бы сделать ее настолько короткой, насколько возможно. Не исключено, что мы устроены так, что эта задержка гораздо длиннее, чем нужно, и это дает нам дополнительное время для улучшения восприятия. Но эта стратегия стала возможной только потому, что мы научились эксплуатировать предсказуемость, которая есть в природе. Следовательно, вопреки ожиданиям, вполне может оказаться, что мозги с самой медленной реакцией и есть самые умные.

Возможно, за нашими размышлениями на тему скорости реакции головного мозга кроется объяснение того чутья, при помощи которого Человек-паук чувствует надвигающуюся опасность, обычно грозящую ему самому. Будучи способен узнавать о событиях за несколько секунд то того, как они произойдут, он имеет в запасе некоторое время, чтобы правильно воспринять их и произвести в нужный момент адекватную поведенческую реакцию. Наверняка эта способность Человека-паука заглядывать настолько далеко в будущее связана с тем, что он умеет улавливать какие-то природные закономерности, не заметные нам с вами. Это вполне разумное предположение, если вспомнить, что после паучьего укуса герой стал обладать дополнительными чувствами. И если бы нейрофизиологам довелось измерить время, необходимое Человеку-пауку для полного восприятия получаемых им сенсорных стимулов, то, возможно, у него эта задержка оказалась бы больше нашей. И это было бы не признаком небольшого ума, а, напротив, следствием более мощной способности предвидеть будущее. Свойством не тугодума, но — гения.

Итак, есть два способа показать себя умным: управлять временем или предвидеть будущее. У второй стратегии, однако, есть недостаток: если ваши предсказания окажутся ошибочными, вы будете выглядеть болваном. Психологи обожают выставлять людей дураками (большинство их, вероятно, ради этого и выбрали профессию), и некоторым психологам удалось обнаружить любопытные ситуации, когда ваша зрительная система оказывается одураченной, думая, будто нечто сейчас произойдет, а оно не происходит. Иными словами, они придумали способы одурачивать вашу зрительную систему, заставляя ее видеть следующий момент и при этом устраивая все этак, чтобы предвосхищаемый момент не наступил.

Одна разновидность подобных штучек называется “инерцией репрезентации”, ее открыла в 8о-х годах Дженнифер Фрейд, психолог из Орегонского университета. В своих первоначальных опытах, которые впоследствии были значительно усовершенствованы Тимоти Л. Хаббардом и другими исследователями, она показывала испытуемым простые видеоролики с вращающимся прямоугольником вроде изображенного на рис. 5 и спрашивала их, как выглядел последний запомнившийся кадр. Фрейд выяснила, что людям запоминалось, будто прямоугольник прокручивался несколько дольше, чем в действительности.

Рис. 5.

Один из экспериментов с репрезентативной инерцией, проводившихся Дженнифер Фрейд в 8о-х годах. Испытуемым показывали вращающийся прямоугольник (последовательность его положений показана слева), причем последняя позиция прямоугольника, которую запоминали испытуемые, была такой, как если бы он вращался несколько дольше, чем в действительности. Это согласуется со свойственными нашему восприятию предчувствиями.

В 1990 году Вилейанур Рамачандран и Стюарт Энстис (из Калифорнийского университета в Сан-Диего) и независимо от них Рассел и Кэрин де Валуа из Калифорнийского университета в Беркли в 1991 году открыли еще один эффект, который отчасти сродни “захвату движения”: когда движение, происходящее в пределах объекта, заставляет предположить, что и сам объект перемещается в определенном направлении, в то время как он не двигается с места. Наблюдателю этот объект кажется смещенным в том направлении, в каком он “должен” двигаться.

Рис. 6.

Иллюстрация опыта, в котором точки внутри “квадратов” перемещались в указанных направлениях. Контуры, окружающие квадраты, в условиях эксперимента отсутствовали, и испытуемый видел квадрат только потому, что точки внутри данной области двигались, а за ее пределами — нет. Верхний квадрат кажется смещенным вправо относительно нижнего, потому что точки, находящиеся внутри верхнего квадрата, движутся вправо. Подобные опыты проводились в начале 90-х годов Рамачандраном и Энстисом, а также де Валуа и де Валуа. Обе группы исследователей высказали предположение, что наблюдаемый эффект является результатом делаемых зрительной системой попыток видеть настоящее (при помощи перцепционных предсказаний будущего).