Распознавание движения

Кино и телевидение стали неотъемлемой частью современной жизни. Но это стало возможным только благодаря тому, что наша зрительная кора реагирует на движение. Главный центр головного мозга, отвечающий за движение, – это часть зрительной коры под названием зона V5. Расположенная близко к его внешней поверхности, она координирует наше восприятие и, объединяя различные впечатления, создает картину плавного движения. По тому же принципу работает и кино: если бы нам показали ряд огней, вспыхивающих то последовательно, то хаотично, мы бы восприняли их как одну светящуюся точку, движущуюся вдоль линии. Свойственная нам от природы тенденция объединять и увязывать различные образы в единое восприятие непрерывного движения является первоосновой всей киноиндустрии, и за прошедшее столетие она принесла баснословную прибыль предпринимателям, работающим в этой сфере. Она является неотъемлемой частью более древнего механизма выживания, благодаря которому животные по кратким фрагментам мельтешения за кустами или под другим прикрытием предугадывают движение хищника или жертвы, и процесс этот настолько автоматизирован, что мы выполняем его, совершенно над ним не задумываясь.

Вы можете видеть перед собой целую череду огней, которые, когда они неподвижны, выглядят разрозненными и никак не связанными между собой светящимися точками. Но когда они оживают, вы немедленно убеждаетесь, что они неотделимы от человека или группы людей. Наш мозг очень восприимчив к перемещениям других людей и животных – это часть нашего эволюционного наследия, – поэтому мы всегда готовы распознать биологическое движение и отреагировать на него. Под биологическим понимается такое движение, которое создается в процессе перемещения физических тел. В одном из классических экспериментов на человека надевают специальный черный костюм, к складкам и швам которого прикреплены маленькие зажженные лампочки. Если лампочки совершенно неподвижны, то на фоне черного пиджака они выглядят как отдельные светящиеся точки; но как только они приходят в движение, будь то ходьба, бег или какое-то другое перемещение, мы сразу же распознаем в них движущегося человека.

Это происходит потому, что зона V5 связана с другой зоной мозга – височными долями, которые отвечают за распознавание находящихся в движении тел и лиц. Эта зона известна как височная верхняя борозда; она активируется и реагирует, как только мы видим движущееся тело. Височная верхняя борозда соединяет зрительную и слуховую информацию и напрямую связана с нашими двигательной и сенсорной системами. В ней тоже имеется система зеркальных нейронов, которая помогает согласовывать наши действия с действиями других людей или симпатизировать им (мы вернемся к этой зоне и более подробно расскажем о ней в главе 7, когда будем рассматривать движение).

Случай из практики: повреждение зоны V5

Поскольку у мозга две стороны, то повреждение одной из них часто никак не отражается на нашей обычной деятельности, и наш организм продолжает функционировать как ни в чем не бывало. Но у одной женщины оказались повреждены обе стороны мозга, причем именно в зоне V5, и в результате она полностью утратила способность к распознаванию движения: вместо него она видела ряд статичных, неподвижных образов. Если она переходила дорогу, то в первый момент она видела машину вдалеке, а в следующий эта же машина была очень близко. Когда же женщина пыталась налить в чашку воды, то вообще не видела, как та наполняется: сначала она видела чашку пустой, а потом – переполненной, когда вода уже переливалась через край. Интересно, однако, что в ряде движущихся огней она без труда могла вычленять биологическое движение (во всяком случае, могла сказать, что это именно тело, а не случайная группа огней), но при этом не могла определить направление этого движения.

Как мы различаем людей

Люди, как известно, – существа весьма и весьма коммуникабельные, и наш мозг является проводником этой нашей особенности. Поэтому вряд ли стоит удивляться тому, что, когда мы видим других людей, некоторые части нашего мозга особым образом реагируют на это. Когда мы видим фигуры людей или части их тела, будь то реальные фигуры и части или линейные рисунки и контурограммы, о которых шла речь выше, одна часть мозга тут же активируется – это так называемая экстрастриарная зона (от лат. extra – «сверх», «вне»). Название говорит само за себя: эта зона находится вне основной зрительной коры, которую иногда называют стриарной корой (от лат. striae – «полосы»), так как она содержит полоску из более темных клеток. Экстрастриарная зона отвечает главным образом за идентификацию тел и их контуров, доставляя эту информацию к другим частям мозга, отвечающим за эмпатию или эмоции.

Экстрастриарная зона не занимается выявлением тонкостей или выяснением того, что в данное время происходит с телом; ее интересуют только контуры или изображения тела. Временное прерывание функции экстрастриарной зоны, достигаемое с помощью магнитной стимуляции, показывает, что она активируется только тогда, когда мы или идентифицируем части тела, или устанавливаем различие между ними, но не когда они выполняют какие-то действия. В одном из исследований участникам показали изображение обычной руки и изображение руки, проткнутой иголкой, но реакция их мозга на оба изображения была абсолютно идентичной. Однако они по-разному среагировали на различия формы и контуров тела в зависимости от того, было ли это тело худым или толстым. Это заставляет предположить, что у некоторых из них (все эти люди страдали анорексией) имеются повреждения в экстрастриарной зоне, а это приводит к тому, что они всегда неверно оценивают габариты своего тела, считая, что оно толще, чем есть на самом деле.

Различать части тела – это одно, но что происходит, когда мы видим знакомого человека? Здесь уже активируется другая часть мозга, участвующая в распознавании тел, – та, которая непосредственно связана с нашей социальной памятью и воспоминаниями о людях в целом. Эта часть большого мозга находится прямо под затылочной долей, где она соединяется с височной долей. В отличие от экстрастриарной, эта зона не реагирует на линейные фигуры или контурограммы тела, но фокусируется на всем теле, а потому по-разному реагирует на тех, кто нам знаком, и тех, кого мы не знаем. Данная зона называется веретенообразной телесной областью, поскольку она отвечает за распознавание тел и размещается вдоль веретенообразной лицевой области, отвечающей за распознавание лиц. И это не случайно: когда мы распознаем людей, обе эти области действуют сообща.

Распознавание лиц

Умение распознавать других индивидуумов и различать людей между собой – насущно важное качество для такого социального существа, как человек. Но распознавание лиц – сложная задача, которая состоит из трех основных элементов:

1) распознавания отдельного светотеневого образа как человеческого лица;

2) идентификации самого лица как атрибута, принадлежащего отдельному индивидууму;

3) интерпретации выражения, взгляда и прочих коммуникативных знаков, характерных для лицевой мимики.

Первый элемент – распознавание лица – относится к той части зрительной коры, которая называется затылочной долей мозга. Она размещается под экстрастриарной зоной и выполняет ту же функцию, но только различает не тела, а лица. Нейроны затылочной зоны возбуждаются в тот момент, когда мы смотрим на лица или на изображения лиц, а не тогда, когда мы смотрим на тела или другие объекты. Другими словами, они фокусируются исключительно на физических аспектах лицевых примет и потому равным образом реагируют как на перевернутые лица, так и на лица, представленные в должном ракурсе. Это первая стадия анализа лиц, получения информации от первичной зрительной коры и пересылки ее в две другие зоны.

Вторая зона – веретенообразная лицевая область – размещается под большим мозгом, рядом с веретенообразной телесной областью (рисунок 3.8). Клетки в этой зоне реагируют на лица в большей мере, чем на другие раздражители, и активнее всего они реагируют именно на знакомые лица. Более того, они будут точно так же реагировать на то же самое лицо даже в том случае, если это лицо будет сориентировано совсем по-другому или будет нести на себе отпечаток иных выражений. Веретенообразная лицевая зона напрямую связана с височной долей большого мозга, а именно там хранится биографическая и персональная информация, так же как и имена.

Поскольку веретенообразных лицевых зон две – по одной в каждом полушарии, – то крайне редко встречаются случаи, когда человек полностью теряет способность различать лица. Однако частичная потеря такой способности встречается не так уж и редко. Люди, страдающие болезнью Альцгеймера, зачастую не узнают членов своей семьи, что вызывает у последних вполне объяснимые переживания. Причем в ряде случаев подобное происходит именно из-за повреждения нервных клеток в веретенообразной лицевой зоне. Но прозопагнозия, т. е. неспособность распознавать лица, может встречаться и у людей, казалось бы, совершенно нормальных и не страдающих деменцией.

Рисунок. 3.8. Веретенообразная и лицевая области

Третья зона мозга, связанная с распознаванием лиц, – верхняя височная борозда – отвечает, кроме того, о чем говорилось выше, за восприятие движения. Эта зона реагирует на лицевые изменения: изменение выражения, взгляда, движения губ и т. д., – что очень важно в контексте социального общения с присущей ему эмоциональностью. Информацию эта зона получает от лимбической системы, миндалевидного тела и прочих участков мозга, отвечающих за эмоции (более подробно мы рассмотрим их в главе 8). Все эти связи следует расценивать в свете того, что именно эта, а не какая-то другая зона мозга увязывает выражения лиц людей с испытываемыми эмоциями и делает их доступными нашему пониманию.

Верхнюю височную борозду мы используем также для чтения по губам: она объединяет информацию, получаемую из зрительной и слуховой коры, связывая зрительные послания со звуками речи, еще не облеченными в слова, т. е. реагирует наиболее эффективно именно тогда, когда слуховая информация соотносится с движением губ. А это немалое подспорье во время бесед, диалогов и разговоров в ходе ежедневного общения. Умение читать по губам чаще всего помогает людям, утратившим слух, однако все мы тоже в известной степени им пользуемся. Именно эта часть мозга, когда она функционирует должным образом, сообщает нам, что с фильмом или видеофильмом что-то не так, например что звук и изображение не синхронизированы. Она же играет определенную роль и в отслеживании последовательности действий, но там ее роль менее очевидна. Зато когда речь идет о лицах и произносимых словах, ее функция очень даже ясна.

Тот факт, что веретенообразная лицевая область и верхняя височная борозда заведуют лицевой информацией, причем в различных аспектах, подтверждают результаты исследований, проведенных учеными в 2000 году (см. Э. Хоффман и Дж. Хэксби, 2000) с использованием фМРТ. Участникам эксперимента было предложено высказать свое мнение о картинах. Когда они высказывались об особенностях того или иного лица, исследователи зарегистрировали повышенную активность в веретенообразной лицевой области, при этом верхняя височная борозда никак не реагировала. Когда же их попросили высказаться о выражении глаз, то веретенообразная область никак не отреагировала, зато активировалась верхняя височная борозда.