Музей Черномырдина10 удивительных картинок, которые сбивают мозг с толку. Мозг картина
Как мозг определяет, что красиво, а что уродливо — Look At Me
Транскраниальная стимуляция мозга, когда кору головного мозга стимулируют магнитными или электрическими импульсами, — провокационная тема. С одной стороны, эта техника безопасна, потому что не требует проникновения в тело, наркоза, надрезов и тому подобного. Устройства, которые генерируют импульсы, помещают вблизи головы, и испытуемый не чувствует боли. Однако, с другой стороны, с помощью этой методики теоретически можно сильно влиять на поведение животного или человека. Один из таких способов, пусть и безобидный, исследовали европейские психологи.
Известно, что при восприятии живописи активируется дорсолатеральная префронтальная кора. Этот участок лобной доли мозга также участвует в мыслительных процессах, связанных с планированием. Учёные решили воздействовать с помощью транскраниальной стимуляции на эту зону у испытуемых, когда те рассматривали классические пейзажи. Предварительно психологи выяснили, насколько каждому участнику близки подобные картины.
Шесть мужчин и шесть женщин рассматривали не только классические картины, но и фотографии и работы абстракционистов. Все увиденные на экране изображения нужно было оценить по степени их красочности (оценка цветности) и привлекательности (эстетическая оценка), поместив курсор мыши в желаемое место шкалы (она тоже была на экране). Во время просмотра некоторых изображений мозг испытуемых стимулировали очень слабым постоянным током. Чтобы этот факт не изменял восприятие картин, иногда вместо настоящей стимуляции проводили ложную: аппарат-стимулятор был включен, но на самом деле не производил никакого сигнала. Испытуемые не ощущали ничего особенного и не знали, когда стимуляция происходит, а когда нет.
Оказалось, что люди будут воспринимать классику лучше, если использовать на них транскраниальную стимуляцию. Картины и фотографии, увиденные во время этой процедуры, воспринимали как более красивые и приятные, а на абстрактные картины изменение вкусов не распространялось. Правда, различие было не слишком заметным: общая оценка картин поднималась на 3 %.
10 удивительных картинок, которые сбивают мозг с толку • Фактрум
Весь фокус в связи между органами зрения и мозгом, ведь глаза всего лишь получают информацию, обрабатывается она в голове. И именно поэтому существуют картинки-иллюзии, способные сбить мозг с толку: то, что видят глаза, категорически не вяжется с тем, как мозг трактует визуальные образы.
Фактрум публикует подборку очень любопытных оптических иллюзий.
Иллюзия Геринга
Вам может показаться, что на рисунке выше две горизонтальные линии изогнуты, когда на самом деле они прямые и строго параллельны. Не верите? Попробуйте увеличить это изображение и проверить с помощью линейки.
А знаете, почему возникает такая иллюзия? Потому что наши глаза в какой-то степени видят будущее! Между моментом, когда свет попадает на сетчатку и моментом, когда мозг успевает воспринять и обработать информацию от глаз, есть небольшая задержка, измеряемая в миллисекундах. Но в процессе эволюции мозг научился компенсировать эту задержку. Обрабатывая сигналы от органов зрения, он пытается предсказать, как будет выглядеть видимая нами картинка в будущем, через те самые доли секунды. Благодаря этой способности мы можем избежать столкновения с другими людьми в толпе или ловить мяч на лету.
Параллельные линии кажутся изогнутыми, потому что мозг пытается «компенсировать» визуальные деформации, наблюдаемые нами при быстром движении.
Иллюзия Понцо
Две фигуры на изображении слева и две чёрные линии на правой картинке имеют одинаковые размеры. Иллюзия вызвана явлением линейной перспективы, существующей, потому что мы видим мир в трёх измерениях. Если две линии сходятся (например, как стены на изображениях выше), наш мозг считает, что они параллельные, но уходящие вдаль. По сути, это то же самое, что смотреть на рельсы, стоя между ними. Вам покажется, что где-то вдали они сходятся, хотя на самом деле они строго параллельны.
На представленных выше изображениях правые объекты интерпретируются нашим мозгом, как более отдалённые. Поэтому он делает вывод, что они имеют больший размер.
Вращающаяся танцовщица
Многие пользователи интернета смотрели видео или анимации с изображением вращающейся танцовщицы. Считается, что если вам кажется, будто она крутится по часовой стрелке, то вы творческая натура, а ведущее полушарие вашего мозга — правое. Если же вы видите вращение против часовой стрелки, то склонны к логическим рассуждениям, а левое полушарие мозга доминирует над правым. Это неправда. По тому, как вы воспринимаете танцовщицу, нельзя сделать подобных выводов.
Такая оптическая иллюзия называется обратимой или неоднозначной. Это изображение двумерное, тем не менее, наш мозг пытается интерпретировать его как трёхмерное, «добавляя» измерение глубины. Вы можете сами заставить себя увидеть вращение в любую сторону.
Ложная спираль
На этой картинке квадратики формируют спираль? Нет, это идеальные концентрические круги. Если не верите нам, можете провести пальцем по какой-либо окружности. Вы увидите, что она не пересекается с другими кругами.
Все квадраты расположены под разным наклоном, что заставляет нас думать, будто они формируют сходящуюся к центру спираль.
Послеобраз
Включите видео и неотрывно смотрите на чёрную точку в центре. Когда разноцветный фон превратится в чёрно-белый, вы несколько секунд будете продолжать видеть яркие цвета. Это явление называется остаточным изображением или послеобразом.
В сетчатке есть три типа цветовых рецепторов, чувствительных к красному, синему и зелёному цвету. Поэтому когда вы видите эти тона и их оттенки слишком долго, рецепторы устают и «отключаются». После того как цвета резко исчезают, вы некоторое время продолжаете видеть их послеобраз, пока рецепторы снова не «настроятся» на работу.
Эффект искажения мелькающих лиц
Если вы будете смотреть на сменяющиеся снимки и просто сосредоточитесь на лицах, то заметите, что это — всего лишь обычные фото знаменитостей. Но если смотреть на крестик в центре и наблюдать за ними лишь периферийным зрением, вы заметите, что фотографии выглядят гротескно: выпуклые лбы, непропорционально большие рты, жуткие глаза и огромные носы…
Можете в любой момент остановить видео и перевести взгляд на любую фотографию. Иллюзия, называемая эффектом искажения мелькающих лиц, исчезнет.
Иллюзия движения
На картинке выше ничего не движется. Это вовсе не анимация и не видео! Просто при взгляде на неё вам кажется, будто отдельные фрагменты картинки перемещаются. К сожалению, учёные до сих пор не знают, что заставляет нас испытывать эту иллюзию движения. Возможно, причина кроется в особенностях восприятия нашими глазами движения.
Исчезновение статичных изображений
Смотрите на крестик в центре экрана. Когда вам покажется, что по кругу начала перемещаться зелёная точка, вы заметите, что розовые круги плавно исчезают.
Визуальные нейроны, прежде всего, сосредотачиваются на движущихся предметах. Если рядом с ними находятся статичные объекты, как на этом видео, то они постепенно «растворяются». Но стоит немного отвести взгляд в сторону, как объекты изменят своё положение в пространстве относительно сетчатки. Благодаря этому вы снова их увидите.
Иллюзия Тэтчер
Вам может показаться, что две перевёрнутые фотографии одинаковые, а на них изображён один и тот же человек. Но если их развернуть в нормальное положение, вы заметите, что на одной из них глаза и рот парня перевёрнуты. Учёные называют такой эффект иллюзией Тэтчер, потому что он был впервые продемонстрирован на фотографии Маргарет Тэтчер в 1980 году.
Почему же нам кажется, что изображения одинаковые? Мы очень редко видим перевёрнутые лица (а также перевёрнутые губы и глаза), поэтому мозгу сложно определить искажения.
Цветовая иллюзия
Скажите, какие цвета имеют квадраты, А и Б? Серый и белый? А теперь закройте пальцем зону их соприкосновения. Вы увидите, что они оба имеют одинаковый цвет, серый.
Объект на картинке воспринимается нами как трёхмерный. Верхний квадрат кажется нам повёрнутым вверх и потому лучше освещённым, поэтому мы воспринимаем его цвет таким, каким он есть. В то же время нижний квадрат мы воспринимаем как находящийся в тени. Мозг пытается определить его настоящий цвет, самостоятельно «компенсируя» условия недостаточной освещённости.
Читайте также: 19 психологических ловушек, в которые мы попадаемся, сами того не замечая
Понравился пост? Поддержи Фактрум, нажми:Поделиться
Класснуть
Мозг: все факты о мозге
Тело человека является невероятно сложной и запутанной системой, которая до сих пор сбивает с толку врачей, исследователей, несмотря на тысячи лет медицинских знаний. В результате появляются причудливые и порой невероятные факты нашего организма.
Мозг является наиболее сложной и наименее понятной частью человеческой анатомии. О нем, может быть, мы многого не знаем, но вот несколько очень интересных фактов, о которых известно.
Факты о скорости импульсов в мозге
Нервные импульсы путешествуют по мозгу со скоростью 273 км в час.
Вы никогда не задумывались, почему реагируете так быстро на происходящее вокруг Вас? Почему пораненный палец болит сразу? Это связано с чрезвычайно быстрым движением нервных импульсов от мозга к частям Вашего тела и наоборот. В результате чего скорость реакции нервных импульсов сравнима со скоростью мощного роскошного спортивного автомобиля.
Факты об энергии головного мозга
Мозг вырабатывает энергию эквивалентную лампочке 10 Ватт. Мультфильмы, где над героями весит лампочка над головой во время мыслительного процесса, не слишком далеки от истины. Ваш мозг генерирует столько энергии, сколько употребляет небольшая лампочка, даже когда Вы спите.
Между тем мозг является органом с самым большим потреблением энергии. Он забирает из организма около 20% энергии, при этом составляет 2% от общего веса тела. Большая часть этой энергии тратится на обмен информацией между нейронами, а также между нейронами и астроцитами (тип клеток).
Факты о памяти мозга
Человеческие клетки мозга могут хранить в 5 раз больше информации, нежели Британская или другая энциклопедии.
Ученым еще предстоит узнать окончательные цифры, однако предположительно емкость мозга в электронных терминах составляет около 1000 терабайт.
К примеру, национальный архив Великобритании, содержащий исторические летописи за 900 лет занимает всего 70 терабайт. Это делает человеческую память впечатляюще вместительной.
Факты о кислороде в головном мозге
Ваш мозг использует 20% кислорода, которым Вы дышите. Несмотря на маленькую массу мозга, он употребляет больше кислорода, чем какой-либо другой орган в теле человека.
Это делает мозг очень чувствительным к повреждениям, связанным с лишением кислорода. Поэтому ему нравится, когда Вы дышите глубоко.
Если приток кислорода к мозгу увеличить, то начнут активизироваться те области мозга, которые не функционировали при слабом кровяном течении и процесс старения, отмирания клеток замедлится.
Интересный факт! Сонные артерии имеют разветвления в мельчайшие сосуды внутри черепа, образуя запутанную и удивительную сеть капилляров. Это очень тонкие кровеносные тоннели, которые обеспечивают доступ крови к малейшим участкам мозга, обеспечивая необходимым количеством нейронов и кислорода.
Факты о работе мозга во сне
Мозг более активен ночью, чем днем. Логически можно предположить, что мыслительные процессы, сложные расчеты и задачи мы совершаем в течение рабочего дня, для чего потребовалось бы большей деятельности мозга, чем, скажем лежа в постели.
Оказывается верно и обратное. Как только Вы засыпаете, мозг продолжает работать. Ученые до конца пока не знают, почему так, но за все сны Мы должны быть признательны именно этому органу.
Интересный факт! В раннем детстве нет разницы между сном и бодрствованием. Объясняют это местом мышления в мозге. Именно в детстве почти все мыслительные процессы происходят в правом полушарии. Ребенок познает мир образами. Поэтому воспоминания у ребенка похожи на сны по своей структуре.
Повзрослевшего ребенка учат уже готовыми и определенными понятиями, чем «забивают» наш мозг. Поэтому происходит ассиметрия нашего мозга. Левое полушарие перегружается за время дневной работы. Ситуация как бы выравнивается во время сна, когда левое полушарие «засыпает», а правое начинает активно действовать, погружая нас в мир образного мышления.
Факты о работа мозга во время мечтаний
Ученые утверждают, что чем выше I.Q. человека, тем больше он мечтает.
Это конечно может быть правдой, но не стоит воспринимать такое утверждение как нехватку мыслей, если Вы не можете вспомнить свои мечты. Большинство из нас не помнят многих мечтаний. Ведь время большинства мечтаний, о которых мы думаем всего 2-3 секунды, а этого едва хватает, чтобы мозг их зафиксировал.
Интересный факт! Ученые провели эксперимент, в результате которого было обнаружено, что мозг намного активнее у человека, когда он мечтает, а не сосредоточен на однотонной работе.
В момент начала процесса мечтания большая часть отделов головного мозга начинает работать усиленно. Поэтому можно сделать заключение, что мечты помогают в разрешении всех важных проблем.
Факты о количестве нейронов в мозге
Количество нейроны в мозге продолжают расти на протяжении всей человеческой жизни.
В течение многих лет ученые и врачи считали, что мозг и нервная ткань не может расти или восстанавливаться. Но оказалось, что мозг работает так же, как и ткани многих других частей тела. Поэтому количество нейронов может расти постоянно.
К сведению! Нейроны — это основа любой нервной системы. Это специальные клетки, у которых древовидные отростки расходятся во все стороны, соприкасаясь с соседними клетками, у которых такие же отростки. Все это формирует огромную химическую и электрическую сеть, что и является нашим мозгом.
Именно нейроны позволяют мозгу совершать разные действия намного эффективнее и быстрее, чем любая созданная машина.
Факты о боли: Мозг не чувствует боль!
Сам мозг не может чувствовать боль. В то время как мозг является центром обработки боли, когда вы порезали палец, или обожглись, сам он не имеет болевых рецепторов и не чувствует боль.
Однако мозг окружен множеством тканей, нервов и кровеносных сосудов, которые очень восприимчивы к боли и могут создать Вам головную боль.
Тем не менее, головные боли имеют различные виды, и точные причины возникновения многих остаются неясными.
Человеческий мозг и вода
80% мозга состоит из воды. Ваш мозг – это не сплошная серая масса, которую показывают по телевизору. Он представляет собой мягкую и розовую ткань благодаря пульсирующей там крови и высокому содержанию воды.
Так, что когда Вы чувствуете жажду это, то в том числе, потому что мозг требует воды.
Интересный факт! В среднем мозг человека весит 1,4 кг и он чрезвычайно чувствителен к потере воды. Если мозг будет обезвожен продолжительное время, то его правильное существование прекратится.
Возможно, Вы видели в кино или слышали о том, что мозг человека используется им лишь на 10%. Кстати, данное утверждение приписывается даже Альберту Эйнштейну, который указывал на якобы малую деятельность нашего мозга. Но на самом деле это не соответствует действительности (если бы Эйнштейн знал, что на него наговаривают, то наверняка бы очень удивился).
Вот если эта цифра была бы 100%, то тогда люди обладали бы сверхспособностями. Так уверяют нас непонятно откуда взявшиеся слухи.
Почему же этот миф так долго живет и продолжает распространяться?
Мифы и заблуждения людей о мозге
Результаты исследований показывают, что 65% опрошенных людей считают этот миф правдой; а 5% думают, что эта цифра увеличивается, веря в эволюцию.
Даже телешоу «Разрушители мифов» несколько лет назад ошибочно исправило миф о 10% задействованного мозга на 35%.
Как и большинство легенд, происхождение этого вымысла не ясно, хотя есть некоторые догадки. Истоки идут от нейробиолога Сэма Вана (Sam Van) из Пристона автора книги «Добро пожаловать в Ваш мозг».
Возможно, это был Уильям Джеймс (William James), который вначале 20 века считался одним из самых влиятельных мыслителей психологии. Он говорил: «У людей есть неиспользовавшийся интеллектуальный потенциал».
Это вполне разумное утверждение позже возродилось в искаженной форме писателем Лоуэллом Томасом (Lowell Thomas) в 1936 году в своем предисловии к книге «Как завоевывать друзей и оказывать влияние на людей».
«Профессор Уильям Джеймс из Гарварда говорил, что средний человек развивает только 10 процентов его скрытой психической способности», пишет Томас. Похоже на то, что он или кто-то еще в свое время упомянул просто понравившееся ему число.
Указание на 10% явно является ложным по нескольким причинам.
На сколько процентов работает мозг человека?
Всем известен тот факт, что весь мозг активен все время. Мозг является органом. Его живые нейроны и клетки, которые в свою очередь поддерживаются этими нейронами, всегда вызывают активность. Вы когда-нибудь слышали про то, что селезенка используется лишь на 10%? Наверняка нет.
Вот как объясняет работу головного мозга человека профессор неврологии и психологии в Университете Нью-Йорка Джо Лед. Допустим, Вы смотрите видео изображение в сканере магнитно-резонансной томографии.
Некоторые участки мозга, отвечающие за слух или визуализацию, к примеру, сейчас активны больше чем другие участки. Их деятельность будет изображена в виде цветных пятен.
Эти сгустки значимой деятельности, как правило, занимают небольшие части мозга, даже меньше 10%. Поэтому может показаться не знающему человеку, что остальная часть мозга работает на «холостом ходу».
Однако Джо Лед утверждает, что мозг при небольших действиях определенных функций все равно работает на все 100%.
На самом деле утверждения «только определенная часть мозга» являются ошибочными. Когда наш мозг работает над обработкой информации, поступающей из глаз, ушей, органов обоняния, то сначала он думает каким участком обрабатывать эту информацию.
Все это говорит о том, что у мозга множество участков, отвечающих за определенную специализацию. Работать эти участки могут, в том числе и одновременно, что вполне может составлять до 100% работы мозга. Мозг — это сложная, многозадачная сеть ткани.
Разговоры о том, что в мозгу постоянно работает только одна часть, а остальные являются застоявшейся желейной массой, глупы.
Факты обмана: Мозг можно обмануть!
Хотелось бы вам изменить ваше видение мира или испытать галлюцинации? Люди, как правило, ассоциируют такие явления с приемом наркотиков, таких как ЛСД. Однако есть способы расширить свои границы восприятия и без того чтобы прибегать к запрещенным веществам. Все что нужно — это понять, как работает наш мозг.
Наш разум — это не зеркало того, что происходит вокруг. Большая часть того, что мы видим во внешнем мире исходит изнутри и является побочным продуктом того, как мозг обрабатывает ощущения. За последние годы ученые нашли несколько способов, которые раскрывают обманчивость наших органов чувств, и вот некоторые из них.
1. Процедура Ганцфелда
На первый взгляд это может показаться плохим розыгрышем. Процедура Ганцфелда является мягкой техникой сенсорной изоляции, которая впервые была предложена в экспериментальной психологии в 1930-х годах. Для этого эксперимента нужно настроить радио на помехи, лечь на диван и с помощью лейкопластыря прикрепить на глаза по половинке шариков от настольного тенниса. В течение минуты человек начинает испытывать галлюцинации. Некоторые люди видят лошадей, бегущих в облаках, другие слышат голос умершего родственника.
Все дело в том, что наш разум зависим от ощущений и когда их становится очень мало, наш мозг начинает изобретать свои собственные.
2. Уменьшение боли
Если вы вдруг слегка поранились, посмотрите на поврежденную часть с помощью перевернутого бинокля. В этом случае, боль должна уменьшиться.
Ученые из Оксфордского университета в эксперименте продемонстрировали, что если смотреть на раненную руку через дальний конец бинокля, это визуально уменьшает размер руки, а также боль и припухлость.
Это говорит о том, что даже основные ощущения такие как боль зависят от нашего видения.
3. Иллюзия Пиноккио
Для этого опыта нужно два стула и повязка на глаза. Человек с повязкой садится на заднем сидении, направив взгляд в направлении впереди сидящего человека. Затем тот, у кого завязаны глаза, протягивает руку и помещает ее на нос того, кто сидит впереди.
В то же время другой рукой он касается своего носа и начинает слегка поглаживать оба носа. Примерно через минуту, больше 50 процентов людей заявляют, что их нос удлиняется. Это называется эффект Пиноккио или проприорецепция .
4. Обман мышления
Поднимите правую ногу на несколько сантиметров от пола и начните двигать ее в направлении часовой стрелки. Пока вы это делаете, используйте указательный палец правой руки, чтобы нарисовать в воздухе цифру 6. Ваша нога начнет поворачиваться против часовой стрелки, и вы ничего не сможете с этим поделать.
Левая половина мозга, которая контролирует правую часть тела, отвечает за ритм и синхронность. Она не может справиться с работой двух противоположных движений в одно и то же время и сочетает их в одно движение.
5. Обман слуха
Этот трюк можно проделать с тремя людьми, один из которых будет подопытным, а другие два – наблюдателями. Также вам нужны будут наушники, присоединенные к двум пластиковым трубкам с двух сторон. Попросите испытуемого сесть на стул на равном удалении между двумя наблюдателями. Каждый наблюдатель по очереди говорит в трубку с соответствующей стороны. Слушатель в этом случае правильно определяет направление звука.
Если же поменяться трубками и начать говорить, то слушатель запутается, и будет указывать противоположное от звука направление.
Слуховая локализация — это способность человека определять направление на источник звука. Слуховая система человека наделена ограниченными возможностями определять расстояние источника звука, и основывается на межзвуковой разнице во времени. Когда вы меняете трубки, то задействуется восприятие нейронов с противоположной стороны мозга и человек не может определить источник звука.
6. Иллюзия резиновой руки
Больше десяти лет назад психологи обнаружили иллюзию, которая позволяет убедить человека в том, что резиновая рука является его собственной. Для этого опыта нужна резиновая рука или надутая резиновая перчатка, кусок картона и две кисточки. Поместите резиновую руку на стол перед собой, а свою руку спрячьте за картон. Попросите кого-то одновременно поглаживать настоящую и резиновую руку, используя одни и те же движения кисточками.
Через несколько минут у вас появится ощущение, будто искусственная рука стала вашей плотью. Если попросить другого человека ударить резиновую руку, человек почувствует беспокойство и боль, так как мозг убежден, что резиновая рука настоящая.
7. Звук, который слышен тем, кому до 20-ти
Этот звук – синусоида частотой 18 000 Герц слышна тем, кому еще нет 20-ти лет. Он используется некоторыми подростками в качестве рингтона на мобильном телефоне, чтобы другие люди не смогли услышать, звонит ли телефон.
По мере того, как человек становится старше, он теряет способность слышать звуки более высоких тонов и поэтому только молодые люди младше 20 способны его уловить.
8. Эффект Пуркинье
Ян Пуркинье – основатель современной нейронауки, будучи еще ребенком, обнаружил интересную галлюцинацию. Он закрыл глаза, повернул голову в сторону солнца и начал быстро водить рукой вперед-назад перед закрытыми глазами.
Через несколько минут, Пуркинье заметил разноцветные фигуры, которые становились все более замысловатыми.
Впоследствии ученые создали специальные очки, на которых загорался свет в определенной частоте. Такая стимуляция создает короткое замыкание в визуальной коре мозга, и клетки начинают «загораться» непредсказуемым образом, что ведет к появлению выдуманных изображений.
9. Обман восприятия света
Посмотрите в центральную точку (знак плюса) черно-белого изображения в течение, по крайней мере, 30-ти секунд, а затем отведите взгляд на стену, и вы увидите яркое пятно. Поморгайте несколько раз. Что вы видите?
Посмотрите на глаз красного попугая, пока медленно считаете до 20-ти, и затем быстро посмотрите в одну точку в пустой клетке. У вас перед глазами должно появиться туманное изображение сине-зеленой птицы в клетке. То же самое можно проделать с зеленым кардиналом и в клетке появится неотчетливый силуэт птицы пурпурного цвета.
Когда мы смотрим на изображение на протяжении какого-то времени, а затем заменяем его белым фоном, то появляется остаточный образ. Это объясняется тем, что фоторецепторы (палочки и колбочки) глаз устают, возникает дисбаланс информации и появляется послеобраз.
10. Иллюзия вращающегося силуэта
Посмотрите на вращающийся силуэт девушки. Вы видите, как он вращается по часовой или против часовой стрелки? Как правило, если вы видите как силуэт вращается в одном направлении, скажем против часовой стрелки, то вам сложно увидеть его в противоположном направлении.
На самом деле, это двухмерное изображение не вращается в каком-либо направлении, а сдвигается вперед — назад. Но наш мозг воспринимает его как трехмерное изображение и интерпретирует соответственно.
Если вы посмотрите вокруг изображения, сфокусировавшись на тени или другой части, вы сможете заставить свою визуальную систему перестроиться на другое направление.
Не пропустите интересные новости в фотографиях:
12millionov.com
Мозг и его картина окружающего мира — КиберПедия
Изучение эксплицитной пространственной памяти у мышей не могло не привести меня к более общим вопросам, которые в самом начале моей научной карьеры стимулировали увлечение психоанализом. Я снова стал размышлять о природе внимания и сознания — явлений психики, связанных не с простыми рефлекторными действиями, а со сложными психологическими процессами. Мне хотелось сосредоточиться на том, как представлен в мышином мозгу образ пространства, то есть внутренняя картина окружающего, в котором мышь ориентируется, и как внимание видоизменяет этот образ. Мне нужно было оставить работу с уже неплохо изученной нервной системой аплизии и перейти к изучению систем мозга млекопитающих, которое пока приносило (а отчасти и по-прежнему приносит) лишь немного интереснейших результатов и множество неразрешенных вопросов. Тем не менее пришло время попытаться продвинуть молекулярную биологию когнитивных функций еще на один шаг вперед.
Для исследования имплицитной памяти у аплизии я разработал нейробиологический и молекулярный подход к психическим процессам, который был построен на основаниях, заложенных Павловым и бихевиористами. Их методы были точны, но связаны с поведением в узком и ограниченном смысле, то есть прежде всего с двигательными реакциями. Наши же исследования эксплицитной памяти и гиппокампа ставили перед нами новую, сложнейшую научную задачу не в последнюю очередь потому, что запись и считывание пространственной памяти требуют участия осознанного внимания.
Я начал размышления о комплексной пространственной памяти и внутреннем отображении пространства в гиппокампе с того, что перевел внимание с бихевиоризма на когнитивную психологию — преемницу научного психоанализа. Ее создатели впервые занялись методичным исследованием того, как окружающий мир воссоздается и отображается у нас в мозгу.
Когнитивная психология возникла в начале шестидесятых как ответ на самоограничения бихевиоризма. Пытаясь сохранить в экспериментах свойственную бихевиоризму точность, основатели этой дисциплины сосредоточились на более сложных психических процессах, ближе к предмету психоанализа. Они, как и их предшественники, основавшие психоанализ, не удовлетворялись простым описанием моторных реакций, вызываемых сенсорными раздражителями. Их скорее интересовало изучение работающих в мозгу механизмов, которые обеспечивают связь раздражителя с реакцией на него, то есть преобразуют сенсорную реакцию в моторную. В рамках когнитивной психологии были разработаны эксперименты с поведением, позволяющие делать выводы о том, как сенсорная информация, поступающая от глаз и ушей, преобразуется в мозгу в образы, слова и действия.
Теоретическую основу когнитивной психологии составили два фундаментальных положении. Первым было кантовское представление о том, что в мозгу есть врожденные априорные знания — «знания, не зависимые от опыта». Эту идею впоследствии развили представители европейской школы гештальтпсихологии — еще одной предшественницы современной когнитивной психологии наряду с психоанализом. Гештальтпсихологи доказывали, что связность нашего восприятия есть конечный результат врожденной способности мозга находить смысл во всех явлениях окружающего мира, лишь некоторые черты которых отслеживаются органами чувств. Причина, по которой мозг может найти смысл, например, в ограниченных сведениях о видимой в поле зрения картине, состоит в том, что зрительная система не записывает картину пассивно, как видеокамера, а делает это творчески. Наше восприятие креативно: на основе двухмерных картин попадающего на сетчатку глаз света оно создает логически связное и устойчивое представление о воспринимаемом трехмерном мире. В нейронные проводящие пути мозга встроен сложный набор правил угадывания. Эти правила позволяют мозгу извлекать информацию из неполных картин, слагаемых входящими нейронными сигналами, и создавать на ее основе осмысленные образы. При этом наш мозг работает как настоящая машина для разгадывания всевозможных двусмысленностей.
Когнитивная психология продемонстрировала эту способность мозга в опытах с иллюзиями, то есть случаями, когда мозг неверно трактует зрительную информацию. Например, изображение, которое не содержит полных контуров треугольника, тем не менее воспринимается как треугольник, потому что мозг ожидает от зрительной информации, что она будет складываться в определенные образы (рис. 22–1). Подобные ожидания мозга встроены в анатомическую и функциональную структуру зрительных путей. Отчасти они определяются опытом, но во многом — врожденными особенностями строения зрительной системы.
22–1. Мозг достраивает картину, поступающую от органов чувств. Наш мозг интерпретирует двусмысленности, создавая на основе неполных данных цельные образы — например, дорисовывая недостающие границы треугольников. Если закрыть некоторые участки этих изображений, мозгу не на чем будет строить интерпретации, и треугольники пропадут.
Чтобы по достоинству оценить выработанные эволюцией навыки восприятия, стоит сравнить вычислительные способности нашего мозга и искусственных вычислительных устройств. Когда мы сидим в кафе под открытым небом и смотрим на прохожих, мы можем по совсем немногим признакам без труда отличать мужчин от женщин и знакомых от незнакомых. Нам кажется, что восприятие и распознавание предметов и людей не требуют особых усилий. Однако специалисты по информатике, которые разрабатывали искусственные распознавательные устройства, убедились, что для выявления таких отличий необходимы расчеты, которые еще не под силу современным компьютерам. Простая способность узнавать людей в лицо была бы огромным достижением для вычислительной техники. Все формы нашего восприятия (зрение, слух, обоняние и осязание) представляют собой колоссальные достижения в области вычислительных способностей.
Второе из положений, составивших основу когнитивной психологии, заключалось в том, что все эти достижения работают путем создания в мозгу внутреннего отображения окружающего мира (когнитивной карты), которое используется для формирования осмысленного образа всего, что мы видим и слышим. Затем эта когнитивная карта совмещается с информацией о событиях прошлого и настраивается через механизмы внимания. И наконец, полученные представления об окружающем мире используются для организации и планирования наших целенаправленных действий.
Идея когнитивной карты оказалась серьезным шагом вперед в изучении поведения и сблизила когнитивную психологию и психоанализ. Кроме того, она дала науке намного более общую и интересную концепцию психики, чем та, что была у бихевиористов. Но и у этой концепции имелись недостатки. Самый серьезный из них состоял в том, что понятие внутренних представлений, разработанное когнитивной психологией, было лишь хорошо продуманным предположением. Эти представления нельзя было напрямую исследовать, в связи с чем их сложно было подвергнуть объективному анализу. Чтобы увидеть эти внутренние представления, заглянув в черный ящик нашей психики, когнитивная психология должна была объединить усилил с биологией.
К счастью, в то самое время, когда зарождалась когнитивная психология, то есть в шестидесятые годы XX века, в биологии созревала другая дисциплина — физиология высшей нервной деятельности. В семидесятых и восьмидесятых годах началось сотрудничество бихевиористов и специалистов по когнитивной психологии с нейробиологами. В результате нейробиология — биологическая наука о нервной системе — начала сливаться с бихевиоризмом и когнитивной психологией — науками о психических явлениях. Из их слияния возникла синтетическая дисциплина — когнитивная нейробиология, важнейшим предметом которой стала биология внутренних представлений, а основу методологии составили два направления: электрофизиологические исследования того, как сенсорная информация отображается в мозгу животных, и томографические исследования работы сенсорных и других внутренних представлений в мозгу интактных, пребывающих в сознании людей.
Оба подхода были применены для исследований внутреннего представления пространства, которое мне и хотелось изучать, и результаты исследований показали, что ощущение пространства — действительно самое сложное из всех ощущений. Чтобы хоть как-то в нем разобраться, для начала нужно было принять к сведению все, что ученым уже удалось выяснить в ходе исследований более простых ощущений. К счастью для меня, самый большой вклад в эту область внесли Уэйд Маршалл, Вернон Маунткасл, Дэвид Хьюбел и Торстен Визел — люди, которых я знал и с работами которых был лично и хорошо знаком.
Электрофизиологические исследования сенсорных представлений начались с работ моего учителя Уэйда Маршалла, который первым исследовал, как осязание, зрение и слух представлены в коре головного мозга. Начал он с изучения осязания. В 1936 году он открыл, что соматосенсорная кора кошки содержит карту поверхности тела. Затем совместно с Филипом Бардом и Клинтоном Вулзи он очень подробно закартировал, как представлена вся поверхность тела в мозгу обезьян. Через несколько лет после этого Уайлдер Пенфилд закартировал соматосенсорную кору человека.
Эти физиологические исследования позволили открыть два принципа устройства сенсорных карт. Во-первых, как у людей, так и у обезьян каждая часть тела представлена в коре головного мозга в соответствии с определенной системой. Во-вторых, сенсорные карты — это не просто уменьшенные отображения поверхности тела в мозгу, а отображения с сильными искажениями. Каждая часть тела представлена в них пропорционально ее значению для сенсорного восприятия, а не размеру. Поэтому особо чувствительные кончики пальцев и губы представлены непропорционально шире, чем кожа спины, у которой намного больше площадь, но намного меньше чувствительность. Эти искажения отражают плотность сенсорной иннервации разных участков тела. Вулзи впоследствии обнаружил аналогичные искажения и у других подопытных животных. Например, у кроликов наиболее обширно представлена в мозгу поверхность морды и носа, потому что с их помощью кролики изучают окружающий мир. Как мы уже знаем, с опытом эти карты могут видоизменяться.
В начале пятидесятых Вернон Маунткасл из Университета Джонса Хопкинса сделал следующий шаг в изучении сенсорных карт, регистрируя сигналы в отдельных клетках. Он обнаружил, что отдельные нейроны соматосенсорной коры реагируют лишь на сигналы, поступающие от очень небольшого участка кожи, который он назвал рецептивным полем нейрона. Например, отдельный нейрон в области соматосенсорной коры левого полушария, соответствующей кисти прямой руки, будет реагировать лишь на раздражение определенного участка на кончике среднего пальца этой руки и ни на что другое.
Кроме того, Маунткасл установил, что осязание на самом деле состоит из нескольких подчиненных ощущений (субмодальностей). Например, чувствительность к прикосновению включает субмодальности сильного давления на кожу и слабого касания ее поверхности. Маунткасл обнаружил, что каждой субмодальности соответствует свой собственный проводящий путь в нервной системе и что обособленность этих путей поддерживается при каждой ретрансляции в мозговом стволе и таламусе. Интереснейшее проявление этой обособленности можно наблюдать в соматосенсорной коре, которая составлена из колонок нервных клеток, ведущих от поверхности в глубину. Каждая из этих колонок соответствует единственной субмодальности и единственному участку кожи. Поэтому все клетки одной колонки получают, например, только информацию о слабом прикосновении к самому кончику указательного пальца, а клетки другой — о сильном давлении на тот же участок. Работы Маунткасла показали, до какой степени сенсорная информация об осязательных раздражителях разбирается на составляющие. Все субмодальности анализируются отдельно и вновь собираются воедино лишь на поздних этапах обработки информации. Маунткасл также предложил ставшую теперь общепринятой идею, что эти колонки в коре головного мозга образуют элементарные модули обработки информации.
Другие ощущения (сенсорные модальности) устроены сходным образом. Особенно продвинутый анализ задействован у нас в зрительном восприятии. Зрительная информация, ретранслируемая из одной точки в другую по проводящему пути, ведущему от сетчатки в кору, тоже преобразуется строго определенным образом, вначале разбирается на составляющие, а затем вновь собирается воедино, причем мы всего этого не осознаем.
В начале пятидесятых годов Стивен Куффлер регистрировал сигналы отдельных клеток сетчатки и сделал неожиданное открытие: эти клетки передают сигналы вовсе не об абсолютном уровне освещенности, а скорее о контрасте между светлым и темным. Он обнаружил, что самым эффективным раздражителем, возбуждающим клетки сетчатки, служит не рассеянный свет, а маленькие пятнышки света. Дэвид Хьюбел и Торстен Визел установили, что аналогичный принцип работает и на следующем этапе ретрансляции — в таламусе. При этом они открыли одну поразительную вещь: как только сигнал достигает коры, он сразу преобразуется. Большинство нейронов коры не будет заметно реагировать на маленькие пятнышки света. Вместо этого они будут реагировать на контуры, протяженные границы между более светлыми и более темными участками, такими как края находящихся в нашем поле зрения предметов.
Самое удивительное, что каждый нейрон первичной зрительной коры отвечает только на границы светлого и темного, расположенные в поле зрения под определенным углом. Поэтому, если медленно вращать у нас перед глазами прямоугольный предмет, от чего будут изменяться углы наклона всех его сторон, на разные углы будут реагировать разные нейроны. Некоторые нейроны сильнее всего реагируют на вертикальные линии, другие — на горизонтальные, третьи — на расположенные под углом. Разборка зрительных образов на разнонаправленные линии служит, судя по всему, первым этапом кодирования формы видимых нами предметов. Впоследствии Хьюбел и Визел выяснили, что в зрительной коре, как и в соматосенсорной, нейроны со сходными свойствами (в данном случае — реагирующие на контуры со сходным углом наклона) тоже объединяются в колонки.
Эти работы вызвали у меня огромный интерес. Их вклад в развитие нейробиологии был очень велик: это были самые серьезные достижения в изучении устройства коры головного мозга со времен трудов Кахаля в конце XIX вена. Кахаль открыл, что популяции нейронов связаны друг с другом строго определенным образом, а Маунткасл, Хьюбел и Визел выяснили функциональное значение характера связей. Они показали, что эти связи позволяют фильтровать и преобразовывать сенсорную информацию на пути к коре и внутри коры и что кора состоит из функциональных модулей.
Благодаря работам Маунткасла, Хьюбела и Визела можно было начинать исследовать основы когнитивной психологии на клеточном уровне. Эти ученые подтвердили предположения гештальтпсихологов, показав, что наша уверенность в точности и непосредственности собственного восприятия представляет собой иллюзию вроде обмана зрения. Мозг не просто берет и воспроизводит поступающие от органов чувств необработанные данные. Каждая из его сенсорных систем вначале разбирает эти данные на составляющие и анализирует их, а затем вновь собирает воедино в соответствии со встроенными в данную систему связями и правилами — отголосками идей Иммануила Канта!
Наши сенсорные системы служат генераторами гипотез. Мы воспринимаем мир не напрямую и не таким, какой он есть, а так, как писал Маунткасл: «…от мозга, связанного с внешним миром несколькими миллионами тончайших нервных волокон — наших единственных информационных каналов, бесценных нитей, соединяющих нас с реальностью. Они же дают нам то, без чего невозможна сама жизнь: внешнюю стимуляцию, которая поддерживает наше сознание, чувство собственного „я“. Наши ощущения обеспечиваются кодировкой информации в сенсорных нервных окончаниях и работой интегрирующего нейронного аппарата центральной нервной системы. Чувствительные нервные волокна — это не высокоточные датчики, потому что одни свойства раздражителя они подчеркивают, а другими пренебрегают. Нейроны центральной нервной системы по сравнению с ними — настоящие выдумщики, которым никогда нельзя вполне доверять, потому что они допускают как качественные, так и количественные искажения. <…> Наше восприятие не воспроизводит окружающий мир, а создает его абстрактные модели».
Последующие исследования зрительной системы показали, что не только линии, образующие контуры зрительных образов, но и другие стороны зрительного восприятия (движение, удаленность, форма и цвет) тоже отделяются друг от друга и передаются по обособленным нейронным путям в мозг, где вновь собираются вместе и формируют согласованную единую картину. Важный этап этого обособления происходит в первичной зрительной коре, откуда берут начало два параллельных нейронных пути. Один из них (путь «что») передает информацию о форме видимых объектов, то есть о том, на что они похожи. Другой (путь «где») — о положении этих объектов в пространстве, то есть о том, где они находятся. Эти нейронные пути ведут в высшие области коры, которые осуществляют более сложную обработку информации.
Открытие того, что разные стороны зрительного восприятии могут обрабатываться в разных участках мозга, было предсказано Фрейдом еще в конце XIX века, когда он предположил, что неспособность некоторых пациентов распознавать определенные черты видимой картины мира связана не с расстройствами зрения (вызванными повреждениями сетчатки или зрительного нерва), а с нарушениями работы коры, влияющими на осмысление разных сторон этой картины. Такие нарушения, которые Фрейд назвал агнозиями (потерями знания), бывают весьма специфичными. Существуют, например, расстройства, вызываемые повреждениями нейронного пути «где» или нейронного пути «что». Человек с агнозией глубины, связанной с нарушением системы «где», не способен различать степень удаленности объектов, но в остальном может обладать прекрасным зрением. Один из таких людей не мог «оценить удаленность и толщину видимых объектов. <…> Даже очень полный человек мог быть движущейся картонной фигурой; все кажется совершенно плоским». В свою очередь люди с агнозией движения не ощущают движения объектов, но в остальном их восприятие может быть вполне нормальным.
Есть поразительные свидетельства того, что определенный участок пути «что» специализируется на распознавании лиц. Некоторые люди, перенесшие инсульт, понимают, что лицо — это лицо, но не способны увидеть в нем лицо конкретного человека. Люди с этим расстройством (прозопагнозией) нередко не узнают своих близких родственников и даже собственное лицо. Они не утрачивают способность отличать одного человека от другого, но утрачивают связь между лицом и конкретным человеком. Близких друзей и знакомых им приходится узнавать по голосу и другим не связанным со зрением признакам. Оливер Сакс в своей классической книге «Человек, который принял жену за шляпу» описывает страдавшего прозопагнозией пациента, который не узнал собственную жену, сидящую рядом с ним, и, думая, что это его шляпа, попытался взять ее и надеть себе на голову, прежде чем покинуть кабинет Сакса.
Как информация о движении, удаленности, цвете и форме, передаваемая по разным нейронным путям, собирается в единую связную картину восприятия? Эта проблема, так называемая проблема связывания, имеет отношение к проблеме единства сознательного опыта, то есть того, почему мы видим мальчика, едущего на велосипеде, не как движение без зрительного образа и не как неподвижную картинку, а как единый цветной и трехмерный движущийся образ. Считается, что проблема связывания решается путем временной ассоциации нескольких независимых нейронных проводящих путей, выполняющих разные функции. Как и где происходит это связывание? Об этом очень метко написал Семир Зеки — один из ведущих исследователей зрительного восприятия, работающий в Университетском колледже Лондона: «На первый взгляд проблема интеграции может показаться совсем простой. Логически она не требует ничего, кроме того, чтобы все сигналы, поступающие от специализированных зрительных областей, сошлись вместе, чтобы „отчитаться“ о результатах деятельности какой-то одной, главной области коры. Затем эта главная область должна произвести синтез информации, поступающей от этих разных источников, и дать нам окончательный образ — по крайней мере, так может показаться. Но у мозга своя логика. <…> Если все зрительные области отчитываются перед какой-то одной главной областью коры, то перед кем или чем отчитывается сама область? Сформулируем это более наглядно: кто смотрит на зрительный образ, выдаваемый этой главной областью? Данная проблема относится не только и зрительному образу и зрительной коре. Кто, например, слышит музыку, выдаваемую главной слуховой областью, или ощущает запах, выдаваемый главной областью обонятельной коры? На самом деле следовать этой красивой схеме нет смысла. Потому что здесь мы подходим к одному важному анатомическому факту, который может показаться не столь красивым, но, возможно, в итоге прольет больше света: единственной области коры, перед которой отчитываются все другие, не существует ни в зрительной, ни в какой-либо другой системе. Иначе говоря, кора должна использовать какую-то другую стратегию для создания интегрированного зрительного образа».
Ученый, занимающийся когнитивной нейробиологией, может, заглянув в мозг подопытного животного, увидеть, в каких клетках запускаются потенциалы действия, прочесть, что они говорят, и разобраться в том, что при этом воспринимает мозг. Но какой стратегией пользуется сам мозг, когда читает свои сигналы? Этот вопрос, связанный с природой единства нашего сознательного опыта, остается одной из многих неразгаданных тайн новой науки о психике.
Первые подходы к его исследованию разработали Эд Эвартс, Роберт Вурц и Майкл Голдберг из Национальных институтов здоровья. Они воспользовались методами, позволяющими регистрировать активность отдельных нейронов в мозгу интактных, находящихся в сознании обезьян, сосредоточившись на когнитивных заданиях, требующих действий и внимания. Эти новые методы позволили другим исследователям, таким как Энтони Мовшон из Нью-Йоркского университета и Уильям Ньюсом из Стэнфорда, найти связь между сигналами отдельных клеток мозга и сложным поведением (то есть восприятием и действиями) и отследить эффект стимуляции или подавления активности небольшой группы клеток на такое поведение.
Кроме того, эти методы дали возможность исследовать, как под действием концентрации внимания и принятия решений видоизменяются сигналы отдельных нервных клеток, задействованных в обработке информации, связанной с восприятием и двигательной активностью. Таким образом, в отличие от бихевиоризма, который сосредоточился на абстрактном понятии внутреннего представления, наука, возникшая из слияния когнитивной психологии с клеточной нейробиологией, открыла настоящие материальные представления (механизмы обработки информации), обеспечивающие определенные поведенческие реакции. Эти работы продемонстрировали, что неосознанные умозаключения, описанные Гельмгольцем в 1860 году, то есть процессы неосознанной обработки информации на пути от раздражителя до реакции, можно исследовать и на клеточном уровне.
Клеточные исследования внутренних представлений сенсорной и моторной деятельности в коре головного мозга получили дальнейшее развитие в восьмидесятые годы в связи с внедрением методов функциональной томографии мозга. Методы типа позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ) позволили найти в мозгу места, ответственные за множество сложных поведенческих функций. Это был колоссальный шаг вперед на пути, который проложили Поль Брока, Карл Вернике, Зигмунд Фрейд и британские неврологи Джон Хьюлингс Джексон и Оливер Сакс. Благодаря новым методам исследователи смогли заглянуть в работающий мозг и увидеть в действии не только отдельные клетки, но и целые нейронные цепи.
Я пришел и убеждению, что для того, чтобы понять молекулярные механизмы пространственной памяти, нужно было прежде всего разобраться, как информация о пространстве представлена в гиппокампе. В связи с важностью пространственной памяти для эксплицитной памяти в целом можно было ожидать, что пространственная память об окружающем мире имеет обширное внутреннее представление в гиппокампе. Это ясно даже из анатомических соображений. У птиц, для которых пространственная память особенно важна (например, у тех, которые прячут запасы еды во множестве разных мест), гиппокамп крупнее, чем у других.
Еще один наглядный пример — лондонские таксисты. В отличие от работающих в других городах, в Лондоне таксистам нужно сдавать серьезный экзамен, чтобы получить право заниматься извозом. В ходе этой проверки они должны продемонстрировать, что знают названия всех улиц в Лондоне и наилучшие маршруты из одной точки в другую. Функциональная магнитно-резонансная томография показала, что после двух лет такого серьезного изучения ориентации по улицам города у лондонских таксистов развивается более крупный гиппокамп, чем у других людей того же возраста. Более того, размер их гиппокампа продолжает увеличиваться, пока они работают таксистами. Томографические исследования также показали, что гиппокамп активируется во время воображаемого движения, когда таксиста просят вспомнить, как доехать до того или иного места. Как же информация о пространстве представлена в гиппокампе на клеточном уровне?
Чтобы найти ответ на этот вопрос, я воспользовался методами и достижениями молекулярной биологии в экспериментах, основанных на уже проводившихся ранее опытах с внутренним представлением пространства у мышей.
Мы начали с того, что использовали генетически модифицированных мышей для исследования влияния работы отдельных генов на долговременную потенциацию в гиппокампе и на эксплицитную пространственную память. Теперь мы были готовы заняться вопросом, как долговременная потенциация помогает стабилизировать внутреннее представление пространства и как внимание (необходимая составляющая формирования эксплицитной памяти) видоизменяет это представление. Комбинированный подход (включающий все от молекул до психики) открывал дорогу молекулярно-биологическим исследованиям обучения и внимания и дорисовывал контуры той синтетической дисциплины, из которой возникла новая наука о психике.
Концентрация внимания
Знания о пространстве играют ключевую роль в поведении всех живых существ, от моллюсков до людей. Как отмечал Джон О'Киф, «пространство играет заметную роль во всем нашем поведении. Мы в нем живем и передвигаемся, исследуем его и защищаем». Ощущение пространства — не только важное, но и интересное явление, потому что, в отличие от других ощущений, у него нет собственного органа чувств. Как же наш мозг получает внутреннее представление о пространстве?
Кант, один из тех мыслителей, чьи идеи лежат у истоков когнитивной психологии, доказывал, что способность представлять пространство встроена в наш мозг. Он писал, что в людях от рождения заложены основы восприятия пространства и времени, поэтому, когда у нас возникают какие-либо ощущения (будь то зрительные образы, звуки или что-то осязаемое), они автоматически определенным образом соотносятся с нашими представлениями о пространстве и времени. О'Киф применил логику кантовских рассуждений о пространстве к эксплицитной памяти. Он доказывал, что во многих формах эксплицитной памяти (например, в памяти на людей и предметы) используются пространственные координаты, то есть людей и события мы обычно запоминаем в пространственном контексте. Эта идея была не нова. Еще в 55 году до н. э. Цицерон, великий древнеримский поэт и оратор, описывал греческий метод запоминать слова (по сей день используемый некоторыми актерами), представляя себе ряд комнат в большом доме, ассоциируя слова с каждой из них, а затем мысленно проходя по этим комнатам в правильном порядке.
Поскольку у нас нет специального органа чувств для восприятия пространства, представление о пространстве является в полной мере когнитивной способностью, имеющей самое непосредственное отношение к проблеме связывания. Для получения этого представления мозг должен объединять входящие сигналы, получаемые от нескольких разных сенсорных модальностей (ощущений), а затем создавать единое внутреннее представление, которое основано на сигналах, поступающих от всех модальностей вместе, а не от какой-то одной из них. Информация о пространстве обычно представлена у нас в мозгу во многих участках и многими разными способами, причем свойства каждого из этих представлений могут меняться в зависимости от того, какой цели они служат. Для некоторых представлений пространства мозг обычно использует эгоцентрические координаты (сосредоточенные на получателе сигналов), в которых кодируется, например, положение пятна света на сетчатке, или источника запаха, или осязательных ощущений относительно тела. Эгоцентрическое представление служит людям и обезьянам для ориентации на источник внезапного звука, в сторону которого направляется взгляд, дрозофилам — для избегания источника запаха, с которым связаны неприятные ассоциации, и аплизиям — для работы рефлекса втягивания жабр. Для других форм поведения, например связанных с пространственной памятью у мышей или людей, мозг должен кодировать положение организма по отношению к окружающему миру и положение объектов по отношению друг к другу. Для этих целей мозг пользуется аллоцентрическими (сосредоточенными на окружающем) координатами.
Исследования более простых осязательных и зрительных сенсорных карт головного мозга, основанных на эгоцентрических координатах, стали плацдармом для исследований более сложных аллоцентрических представлений пространства. Но пространственная карта, которую открыл О'Киф в 1971 году, принципиально отличается от эгоцентрических осязательных и зрительных сенсорных карт (которые открыли Уэйд Маршалл, Вернон Маунткасл, Дэвид Хьюбел и Торстен Визел), потому что она основана на разных ощущениях, а не на каком-то одном из них. В самом деле, когда мы с Олденом Спенсером в 1959 году пытались разобраться в том, как сенсорная информация поступает в гиппокамп, мы регистрировали сигналы отдельных нейронов, действуя раздражителями на разные органы чувств, но не смогли получить ярко выраженной реакции. Тогда мы еще не понимали, что гиппокамп задействован в восприятии окружающего, поэтому в нем представлены сложные мультисенсорные (связанные с несколькими органами чувств) ощущения.
Джон О'Киф первым понял, что в гиппокампе крыс содержится мультисенсорное представление окружающего пространства. Он выяснил, что, когда крыса ходит по клетке, в некоторых нейронах места потенциалы действия запускаются лишь тогда, когда она занимает определенное положение, а если она переходит в другое место, потенциалы действия запускаются в других нейронах. Мозг разбивает окружающее на множество небольших перекрывающихся областей, похожих на элементы мозаики, и каждая из них представлена активностью определенных клеток гиппокампа. После того как крыса попадает в новую среду, у нее за минуты вырабатывается эта внутренняя пространственная карта.
Я начал размышлять о пространственных картах в 1992 году и задумался, как они формируются, как поддерживаются и как внимание управляет их формированием и поддержанием. Меня поразил тот установленный О'Кифом и его коллегами факт, что даже пространственная карта очень просто устроенного места формируется не мгновенно, а в течение десяти — пятнадцати минут после того, как крыса попадает в новую среду. Этот факт заставлял предположить, что формирование пространственной карты есть процесс обучения и что повторение — мать учения и в случае с пространством. При оптимальных условиях эта карта не меняется неделями или даже месяцами, совсем как некоторые формы памяти.
В отличие от зрения, осязания и обоняния, обеспечиваемых врожденными системами и основанных на кантовских априорных знаниях, пространственные карты демонстрируют новый тип сенсорных представлений, основанный на сочетании априорных знаний и обучения. Общая способность формировать сенсорные карты встроена в мозг, но частные сенсорные карты в него не встроены. Клетки места, в отличие от нейронов сенсорных систем, включаются не внешними раздражителями. Совместная деятельность этих клеток соответствует месту, в котором животное думает, что находится.
Мне же теперь хотелось узнать, не служат ли для формирования и поддержания пространственной карты те же молекулярные механизмы, которые обеспечивали долговременную потенциацию и работу пространственной памяти в наших экспериментах с гиппокампом. Хотя О'Киф открыл клетки места еще в 1971 году, а Блисс и Лемо обнаружили долговременную потенциацию в гиппокампе в 1973 году, никто еще не пытался связать эти два открытия друг с другом. В 1992 году, когда мы начали изучать пространственные карты, о молекулярных процессах, обеспечивающих их формирование, еще не было известно. Эта ситуация лишний раз доказывает, почему работа на стыке двух дисциплин (в данном случае — клеточной биологии нейронов места и молекулярной биологии межклеточной передачи сигналов) нередко оказывается очень плодотворной. Задачи и результаты научного эксперимента во многом определяются интеллектуальным контекстом, в рамках которого работает экспериментатор. Мало что в науке может сравниться по увлекательности с внедрением нового образа мышления, связанного с одной дисциплиной, в другую. Именно такое перекрестное оплодотворение научных дисциплин и имели в виду мы с Джимми Шварцем и Олденом Спенсером, когда в 1965 году назвали наше новое подразделение Нью-Йоркского университета отделением нейробиологии и поведения.
Наша совместная работа с Робертом Маллером, одним из первых исследователей клеток места, показала, что некоторые молекулярные процессы, обеспечивающие долговременную потенциацию, действительно необходимы и для долговременного сохранения пространственной карты. Мы знали, что протеинкиназа А включает структурные гены, тем самым запуская синтез белков, необходимых для осуществления поздней фазы долговременной потенциации. Аналогичным образом, хотя ни протеинкиназа А, ни синтез белков не требуется для запуска формирования пространственной карты, и то и другое необходимо для того, чтобы надолго закрепить эту карту, давая мыши возможность вспоминать ее каждый раз, когда она попадает в ту же среду.
Открытие того, что протеинкиназа А и синтез белков требуются для закрепления пространственной карты, поднимало еще один вопрос. Дает ли животным эксплицитную пространственную память именно та карта, которую мы наблюдаем в гиппокампе, то есть она ли позволяет им демонстрировать свое знакомство с соответствующей средой? Составляют ли такие карты то самое внутреннее представление пространства — нейронную основу эксплицитной пространственной памяти? О'Киф с самого начала рассматривал когнитивные карты как внутренние представления пространства, которые служат животным для ориентирования. Поэтому он видел в таких картах орудие ориентирования вроде компаса, а не собственно память. Мы исследовали этот вопрос и выяснили, что, если блокировать работу протеинкиназы А или подавлять синтез белков, это приводит к нарушениям не только долговременной устойчивости пространственной карты, но и способности к долговременному сохранению пространственной памяти. Таким образом, мы получили прямые генетические свидетельства того, что данные карты связаны с прос
cyberpedia.su
Самые безумные оптические иллюзии, взрывающие мозг
Сегодня мы узнаем, что наш мозг можно обмануть буквально в два счета. И нам будет казаться, что мы видим белое, хотя это не так. Существует куча примеров таких обманок, ниже мы подготовили 25 самых известных иллюзий после, которых вы поймете, что наш мозг наивная школьница.
Это, несомненно, одна из самых классных компьютерных-иллюзий
Следуйте инструкциям:
- Расслабьтесь и сосредоточьте внимание на четырех маленьких точках в середине картинки примерно на 30-40 секунд.
- После этого посмотрите на стену рядом с вами (любую гладкую, однотонную поверхность)
- Вы увидите, как возникает круг света.
- Моргните пару раз, и вы увидите, как зарождается образ…
- Что вы видите?!»
Прикоснитесь к стенам на изображении — и движение должно замедлится, а если прикоснитесь к середине изображения, то движение ускорится
Пол помещения окрашен таким образом, что кажется как будто сейчас провалишься. Ходить по такому полу немного страшно.
Эта девушка просто держит зеркало
Кажется, что дно в озере очень близко. На самом деле глубина здесь около 100 метров.
Кажется, что на рисунке квадраты закручиваются по спирали. На самом деле это окружности, которые не пересекаются.
Эти горизонтальные линии кажутся наклонными, но если посмотреть подольше и вы увидите, что они параллельны друг другу.
Изначально трудно заметить серую линию, пролегающую между чёрными и белыми плитками. Поэтому мозг замещает её либо белым, либо черным цветом, создавая иллюзию не параллельности линий.
Может показаться, что с права Пизанская башня более наклонена. На самом деле — это две одинаковые фотографии.
Если две прямые стоят параллельно, то в конечном итоге, если смотреть на них, где-то они сойдутся. Таким образом, если мозг и глаза видят две параллельные башни, по мере возвышения, создаётся иллюзия, что они отдаляются друг от друга.
Вроде бы, симпатичные девушки, правда?
А если перевернуть фотографию?
За восприятие человеческих лиц отвечают определённые участки мозга. Нам редко приходится видеть перевёрнутые лица, поэтому нам сложно определить искажения.
Все нормально это лицо в маске, но присмотритесь повнимательнее…
В маске не лицо, а изображение двух целующихся людей.
Задержите свой взгляд на мигающей зеленой точке в течение нескольких секунд, и вы увидите, что произойдёт с желтыми точками.
Сложно поверить, но жёлтые точки начинают исчезать. Неподвижные изображения выпадают из внимания, особенно когда они окружены постоянно движущимися объектами.
Можно удивлять еще и так, достаточно рассчитать угол обзора под которым, часто смотрят на объект и создать рисунок, который будет казаться реальным именно в определенной точке.
Девушка в центре движется по часовой стрелке или против, как вы думаете?
Ответ: в обе стороны. Направление движения девушки по центру зависит от того, на какую из её «подруг» вы посмотрите. Если на ту, что слева, значит, она будет вращаться по часовой стрелке, а если на правую, то против часовой.
В какую сторону едет этот поезд? Если смотреть на эту картинку долго, то направление поезда будет меняться.
Это часть так называемого эффекта «вращающегося колеса». Открывая и закрывая глаза, вы заметите, как меняется направление движения, в зависимости от того, какое направление пожелает выбрать ваш мозг.
При наложении двух фотографий можно достичь эффекта, когда у вас будет фотография в профиль, и в анфас на одном снимке.
Акиоши Китаока и Рэндольф используют геометрические формы, и яркие цвета, чтобы создать иллюзию движения. Эти изображения неподвижны, но человеческий мозг воспринимает их так, будто они движутся.
За вами следят картонные динозавры?
Иллюзия работает, потому что наш мозг начинает воспринимать объекты по-другому, когда мы идентифицируем их как «лица».
При использовании прозрачного листа с черными полосками, можно создавать целые мультики. Достаточно за ранее приготовить правильный фон.
Все точки на этом изображении белые, но некоторые из них кажутся черными
Вы никогда не сможете посмотреть на черную точку, которые появляются в кружках. Эта иллюзия еще не разгадана.
Посмотрите на точку в центре цветного изображения и дождитесь, пока появится чёрно-белое.
Теперь изображение чёрно-белое, но вы ведь видели цветные стены, не так ли? Вместо черно-белых тонов ваш мозг заполняет картинку цветами, которые, по его мнению, вы должны видеть на месте оранжевого и синего цветов. Ещё мгновение — и изображение снова станет черно-белым.
Медленно приблизьтесь к монитору — свет в центре круга будет ярче. Так же медленно отодвиньтесь от монитора — свет потускнеет
Это — динамический эффект градиента светимости, открытый Аланом Стаббсом из Университета штата Мэн.
Кажется, жёлтый и синий прямоугольники соревнуются между собой?
Если убрать чёрные полосы, вы увидите, что прямоугольники движутся одновременно и всегда параллельны, но полоски искажают восприятие движения.
Комната Эймса
Секрет комнаты в том, что помещение неправильной формы. Это создаёт путаницу в восприятии пропорций помещения путём изменения угла наклона задней стенки и потолка по отношению к камере.
Смотрите на эти вращающиеся точки в течение 30 секунд, а затем сразу посмотрите на нижнее фото, где используется фрагмент из фильма «Начало».
Гиф-изображение утомило ваши глаза, поэтому статичная картинка ожила, пытаясь вернуть равновесие в восприятии.
Не поверите, но квадраты «А» и «В» окрашены в один и тот же цвет…
…и вот доказательство
Наш мозг автоматически регулирует цвет, исходя из окружающих теней. Поскольку квадрат «В» находится в тени зелёного цилиндра, хотя и такого же цвета, как квадрат «А», мозг полагает, что он окрашен в более светлый оттенок серого.
Сконцентрируйтесь на жёлтой точке. Затем сократите расстояние до монитора — розовые круги начнут вращаться
Иллюзия Пинна-Брелстафа возникает из-за недостатков периферического зрения.
Какой из этих оранжевый кружков больше?
На самом деле, они одинаковы
Иллюзия Эббингауза — оптическая иллюзия восприятия относительных размеров. Когда некий объект окружён объектами большего размера, он кажется меньше, чем есть на самом деле.
В этом Парижском парке находится гигантский 3D глобус?
Но на самом деле это совершенно плоское место
Кажется, что эти точки кружатся и меняются в цвете. Попробуйте присмотреться к любой из них и вы поймете, что никакого вращения и изменения в цвете нет.
Сконцентрируйтесь на крестике в центре круга и следите за пустым местом
О боже, вы теперь видите эти зеленые круги по всюду.
Кажется, будто эти автомобили разных размеров…
…на самом же деле они одинаковы
Срабатывает иллюзия Понцо (когда мозг определяет размер объекта исходя из его фона или расстояния). Третий автомобиль кажется дальше и выглядит больше.
Смотрите, не мигая, на нос этой девушки. Затем быстро моргайте, переведя взгляд на светлую часть изображения. Её лицо проявится в насыщенном цвете.
Скосите глаза, и вы увидите Майкла
Оба эти квадрата — одинакового цвета. Не верите? Закройте границу между ними пальцем и убедитесь в этом
Иллюзия объясняется латеральным торможением в головном мозге, которое создаёт больший контраст между двумя объектами, когда их края отличаются по цвету.
После того как мы узнали больше об иллюзиях мы сможем бороться с этим или хотя бы не сразу доверять своим глазам и мозгу.
Комментарии
creu.ru
Картинки «сломай мозг» / Приколы
Умелые композиции, вовремя сделанные снимки, оптические иллюзии, а иногда и вовсе результат фотомонтажа. Тем не менее, над некоторыми из этих фотографии придётся изрядно поломать голову, чтобы понять: что же там вообще происходит и как, чёрт побери, это стало возможно? Где верх, где низ?
Фотография, которая выглядит одинаково классно как её не переворачивай.
Источник: imgur.comИсточник: 4.bp.blogspot.comЯпонцы знают толк в извращениях.
Источник: 4.bp.blogspot.comФас или профиль?
Источник: pbs.twimg.comШикарный 3D-объект на улице.
Источник: i3.asn.imНебо или озеро?
Источник: imagens.mdig.com.brКак?
Источник: 4.bp.blogspot.comА представляете, если бы чайки на самом деле были такого размера?
Источник: www.24horas.clВода настолько прозрачная, что кажется будто лодка просто парит в воздухе.
Источник: pbs.twimg.comОтличная идея.
Источник: 1.bp.blogspot.comВолшебство да и только.
Источник: cdn.ebaumsworld.comРовная поверхность солёного озера и отражающееся в ней небо.
Источник: imagens.mdig.com.brШикарная перспектива. 
Источник: img.khoahoc.tvДрова, отражающиеся в луже на асфальте.
Источник: www.madmakak.comПодводное фото выглядит так, будто девушка плывёт над водой. 
Источник: assets.detechter.comОх уж эти отражения.
Источник: a3-images.myspacecdn.comКак же так?
Источник: i.imgur.comПросто два играющих пёсика.
Источник: cs7005.vk.meДля любителей настоящих головоломок.
Источник: 4.bp.blogspot.comС первого взгляда кажется, что это просто машина, но присмотритесь внимательнее.
Источник: www.realscam.comКто-нибудь знает секрет этого кудесника?
Источник: www.upsocl.comХорошие модельки.
Источник: cdn.ebaumsworld.comЛужа, в которой целый мир.
Источник: estaticoshumor.atresmedia.comФотография, на которой нет озера. Совсем.
Источник: pbs.twimg.comС ребёнком всё в порядке, не переживайте, он не висит над пропастью.
myprikol.com
ФотоТелеграф » 33 удивительных факта о человеческом мозге
Головной мозг человека является одним из самых важных и малоизученных органов тела. Учёные всего мира неустанно трудятся над его исследованием, открывая все новые и новые факты.
1. Новые нейронные связи в мозгу формируются каждый раз, когда вы что-то запоминаете.
2. После пробуждения мозг вырабатывает энергию, которой было бы достаточно для работы небольшой лампочки.
3. Недостаток кислорода в мозге на протяжении 5 минут приводит к его необратимому повреждению.
4. Ваш мозг продолжает развиваться до 50 лет.
5. Алкоголь не влияет на забывчивость — просто, когда человек напивается до чертиков, мозг временно теряет способность запоминать.
6. У человека больше нервных клеток при рождении, чем во всей последующей жизни.
7. Не может работать только левое или только правое полушарие мозга. Это миф. Они всегда работает сообща.
8. Сфенопалативная ганглионевралгия — это научный термин для «заморозки мозга».
9. Человеческий мозг имеет такую же консистенцию, как сыр тофу.
10. Научно доказано, что даже слабое чувство власти меняет работу мозга человека и уменьшает его способность к сочувствию.
11. Жестокость в семье так же действует на мозг ребенка, как и война на мозг солдата.
12. Запах шоколада активизирует выработку тета-ритма, что вызывает расслабление.
13. Патологоанатом, который осуществлял вскрытие тела Альберта Эйнштейна, украл его мозг и хранил в формалиновом растворе около 20 лет.
14. Чувство уверенности можно вызвать без необходимости рационального объяснения, а просто стимулируя определенную часть мозга.
15. Длительные разговоры по мобильному телефону значительно увеличивают риск возникновения опухоли головного мозга.
16. Мозг ребёнка может использовать до 50% всей глюкозы в организме, что объясняет, почему детям нужно так много спать.
17. Мозг использует 20% от общего количества кислорода и крови в теле.
18. Когда Вы познаете что-то новое, структура мозга меняется.
19. В связи с открытием множества мозговых паразитов, учёные перестали отрицать возможность «зомби-апокалипсиса».
20. Недостаток сна существенно влияет на работу мозга, ведет к ухудшению суждений и замедлению реакции.
21. Половина мозга может быть удалена хирургическим путём без видимого воздействия на личность или память.
22. По мнению учёных, мозг воспринимает отказ, как физическую боль.
23. Мозгу необходимо всего 6 минут, чтобы среагировать на алкоголь.
24. В 2015 году четвертому по мощности суперкомпьютеру потребовалось 40 минут, чтобы имитировать одну секунду активности мозга человека.
25. По мнению американского изобретателя Рэймонда Курцвейла, в 2023 году персональные компьютеры достигнут вычислительной мощности человеческого мозга.
26. Человеческий мозг состоит из 100 млрд нейронов и триллиона глиальных клеток.
27. Половина наших генов описывает комплексную структуру мозга, в то время как вторая половина описывает организацию остальных 95% тела.
28. Ученые считают, что диета может привести к тому, что мозг будет «есть» сам себя.
29. Во время оргазма мозг вырабатывает столько дофамина, что при его сканировании результаты будут такие же, как у наркомана под героином.
0. Музыка воздействует на выработку дофамина так же, как секс или вкусная еда.
31. Вкусовые рецепторы у человека находятся не только во рту, но и в желудке, кишечнике, поджелудочной железе, лёгких, анусе, яичках и головном мозге.
32. 60% человеческого мозга — жир.
33. Забывание — это хорошо для мозга: удаление ненужной информации помогает нервной системе сохранять ее гибкость.
fototelegraf.ru
