Многие специалисты по нейронаукам утверждают, что сетчатка – это часть мозга, поскольку развивается из той же ткани и напрямую с ним связана. Глаз воспринимает свет, проходящий через зрачок и хрусталик, расположенные в его передней части. Свет попадает на сетчатку, расположенную в его задней части. Сетчатка – это сложно устроенный слой из фоторецепторов, специальных нейронов, реагирующих на свет, некоторые из которых активируются всего-навсего полудюжиной фотонов (фотоны – это отдельные «частицы» света). Такая чувствительность очень впечатляет. Это как если бы система безопасности в банке срабатывала из-за того, что кто-то начал замышлять ограбление. Настолько чувствительные фоторецепторы нужны в основном для того, чтобы различать контрасты, свет и темноту, и называются «палочки». Они работают в условиях слабой освещенности, даже ночью. Яркий дневной свет перенасыщает их, и они становятся бесполезными – подобно ведру воды, которое пытаются перелить в подставку для яйца. Другие (дружественные к дневному свету) фоторецепторы реагируют на фотоны с определенной длиной волны, и так мы воспринимаем цвет. Они называются «колбочки». Благодаря им мы можем видеть окружающий мир в мельчайших подробностях. Однако для их активации нужно очень много света, и именно поэтому мы не различаем цветов при низком уровне освещенности.
Фоторецепторы распределены по сетчатке неравномерно. Где-то их больше, где-то меньше. В центре сетчатки расположена область, которая различает мелкие детали, а из большей части периферии мы получаем только размытые очертания. Так происходит из-за различий в концентрации и связях между определенными видами фоторецепторов в этих областях. Каждый фоторецептор связан с другими клетками (как правило, биполярными и ганглиозными), которые передают информацию от них к мозгу. Каждый рецептор является частью рецептивного поля (состоящего из всех рецепторов, связанных с одной клеткой-переключателем), которое покрывает определенную область сетчатки. Считайте, что это некое подобие вышек сотовой связи, которые получают и обрабатывают информацию от всех телефонов в зоне покрытия. Биполярные и ганглиозные клетки – это вышки, а рецепторы – телефоны, они и составляют рецептивные поля. Если на такое поле попадет свет, то за счет активации связанных с нею фоторецепторов активируется и определенная биполярная или ганглиозная клетка, и мозг об этом узнает.
Рецептивные поля на периферии сетчатки могут быть довольно большими, как ткань зонтика для гольфа, окружающая центральный стержень. Но из-за этого страдает точность: сложно понять, в какую именно точку на зонтике для гольфа упала капля дождя, – вы просто знаете, что капля дождя на него попала. К счастью, ближе к центру сетчатки вплотную друг к другу расположены более мелкие рецептивные поля, благодаря которым мы видим настолько ясно и отчетливо, что можем различать очень мелкие детали, например мелкий шрифт.
Как ни странно, только одна часть сетчатки различает мелкие детали. Она называется фовеа. Фовеа расположена в самом центре сетчатки и занимает менее одного процента ее площади. Если представить сетчатку в виде широкоэкранного телевизора, то фовеа могла бы стать отпечатком пальца в центре экрана. Остальная сетчатка дает нам более размытые очертания, расплывчатые фигуры и цвета.
Вам может показаться, что это бессмысленно, потому что все ведь видят мир ясно или отчетливо, ну разве что какая-нибудь катаракта этому помешает. Видеть при помощи сетчатки с подобным устройством – это как глядеть не с того конца в телескоп, сделанный из вазелина. Но, как бы это ни было пугающе, мы «видим», в самом буквальном смысле этого слова, именно так. Наш мозг проделывает блестящую работу, вычищая это изображение, прежде чем мы сознательно воспринимаем его. Самая зафотошопленная фотография – всего лишь грубые каракули, сделанные желтым карандашом, по сравнению с тем, как мозг полирует полученную нами зрительную информацию. Но как он это делает?
Глаза много двигаются, в основном для того, чтобы фовеа была направлена на те предметы в нашем окружении, которые мы хотим увидеть. В былые времена в экспериментах, регистрирующих движения глазного яблока, использовали специальные металлические контактные линзы*.
[42]
По сути, на что бы мы ни смотрели, глаз при помощи фовеа сканирует изображение как можно больше и как можно быстрее. Представьте себе прожектор, направленный на футбольное поле, причем этим прожектором управляет человек под действием практически смертельной дозы кофеина, и вы поймете, о чем речь. Полученная таким образом зрительная информация сопоставляется с менее детализированным, но все же полезным изображением, которое формируется в остальной части сетчатки. Мозгу этого достаточно, чтобы внести серьезные исправления и сделать несколько «догадок» о том, как все должно выглядеть, – в итоге мы видим то, что видим.
На первый взгляд это очень неэффективно, отводить такую большую роль столь маленькому участку сетчатки. Но если учесть, сколько мозгового вещества нужно для обработки сигналов, идущих от фовеа, то получится, что даже если всего лишь удвоить ее размер, так, чтобы она стала занимать более одного процента сетчатки, количество мозгового вещества, ответственного за обработку зрительной информации, увеличится настолько, что мозг станет размером с баскетбольный мяч.
В чем же заключается сам процесс обработки? Как мозг создает настолько детализированное изображение на основе довольно грубой информации? Фоторецепторы преобразуют световую информацию в нервные сигналы, которые идут к мозгу по зрительным нервам (по одному на каждый глаз)*.
[43] Зрительный нерв направляет информацию от глаз в несколько областей мозга. Сперва зрительная информация поступает в таламус, древнюю центральную станцию мозга, а оттуда распространяется далеко и широко. Часть информации идет в ствол мозга либо в структуру, называемую претектальным полем, которая расширяет или сужает зрачки в зависимости от степени освещенности, или же в верхнее двухолмие, которое управляет мелкими скачкообразными движениями глаз, то есть саккадами.
