Рис. 16–7. Свет и тень могут служить надежными указаниями на трехмерность объекта. Даже без других признаков глубины мы можем сказать, что на рисунке изображен шар.
Когда мы смотрим на “форму для кексов” на рис. 16–8, то видим три ряда округлых выпуклостей, будто выступающих из страницы, светлых сверху и темных снизу (рис. 16–8а). Из тех же допущений мы исходим, когда смотрим на изображение шара (рис. 16–7). Все эти объекты выглядят освещенными одним источником света, падающего сверху. Но если мы перевернем книгу, то вместо “кексов” увидим углубления. Мозг исходит из того, что свет падает на изображенные объекты сверху, и интерпретация меняется. Мы можем увидеть на рисунке углубления и не переворачивая книгу. Для этого нужно представить, что свет падает снизу. Трудность такой интерпретации связана с врожденным ожиданием того, что источник света сверху. Еще один пример представлен на рис. 16–8б. Три ряда округлых объектов освещены сбоку, причем в среднем ряду освещен левый край, а в верхнем и нижнем – правый. Может показаться, что в среднем ряду округлости выпуклые, а в двух других – вогнутые, или наоборот, но переключиться с одной интерпретации на другую нетрудно. Обратите внимание: когда вы представляете себе округлости среднего ряда выпуклыми, остальные кажутся вогнутыми, и наоборот. Мозг исходит из допущения, будто источник света всего один.
Рис. 16–8.
а) На первый взгляд, здесь освещенные сверху округлые выступы. Но если представить, что свет падает снизу, то вместо выступов мы увидим углубления.
б) В среднем ряду мы видим выступы, в верхнем и нижнем – углубления, или наоборот. Но нельзя одновременно увидеть во всех трех рядах только выступы или только углубления.
Рис. 16–8а демонстрирует врожденное свойство мозга, исходящего из того, что свет должен падать сверху. Интересно, что верх при этом определяется положением не горизонта, а головы. Если наклонять голову вправо, то округлости среднего ряда на рис. 16–8б всегда сначала будут казаться вогнутыми, и увидеть их выпуклыми гораздо сложнее, а если склонить голову влево, эффект окажется противоположным.
Для восприятия глубины в том случае, когда мы видим объекты на расстоянии не более 30 м, мы пользуемся не только монокулярными признаками, но и бинокулярной диспаратностью. Она возникает, когда мы смотрим на предмет двумя глазами, каждый из которых видит его в разных ракурсах, из-за чего на сетчатку проецируются разные изображения. В этом можно убедиться, если смотреть на близкий предмет, закрывая попеременно то один, то другой глаз.
Хьюбел и Визель установили: сигналы, поступающие от сетчатки обоих глаз, сходятся на общих клетках-мишенях в первичной зрительной коре. Это необходимое, хотя и недостаточное условие стереоэффекта – ощущения глубины, достигаемого за счет бинокулярного зрения. Помимо сходящихся сигналов, для стереоэффекта требуется, чтобы клетки-мишени отслеживали слабые различия в информации, поступающей от сетчатки разных глаз, позволяя мозгу формировать обобщенный трехмерный образ. Мы пользуемся бинокулярным зрением преимущественно на близких расстояниях. На расстоянии более 6 м один глаз работает примерно так же, как два. Бейсболист Джордан Андервуд, ослепший на один глаз из-за попавшего в лицо мяча, уже после травмы сумел стать первоклассным питчером.
Опираясь на открытия Куффлера, Хьюбела и Визеля, касающиеся механизмов деконструкции форм зрительной системой мозга, британский нейробиолог-теоретик Дэвид Марр разработал новый подход к зрению. В книге “Зрение” (1982) он попытался разобраться, как связаны когнитивная психология зрительного восприятия (первопроходцами в этой сфере были Эрнст Крис и Эрнст Гомбрих), физиология зрения, которой занимались Куффлер, Хьюбел и Визель, и теоретические знания о принципах обработки информации. Основная идея Марра состояла в том, что механизм зрительного восприятия включает ряд этапов обработки информации (представлений), каждый из которых преобразует и обогащает результаты предыдущего.
Под влиянием Марра нейробиологи разработали трехступенчатую схему обработки зрительной информации. Первым этапом, начинающимся с сетчатки, служит зрительное восприятие низкого уровня (его изучал Куффлер). На этом этапе зрительная система оценивает увиденное, определяя положение объектов в пространстве и их окраску. Вторым этапом, начинающимся с первичной зрительной коры, служит зрительное восприятие промежуточного уровня, исследованиями которого занимались Хьюбел, Визель и Зеки. Здесь из простых линий происходит сборка контуров, которыми определяются границы, и тем самым конструируется цельное восприятие формы объектов. Этот процесс называют интеграцией контуров. В то же время на промежуточном этапе происходит отделение объектов от фона – так называемая сегментация поверхностей. Зрение низкого и промежуточного уровней вместе позволяют идентифицировать связанные с объектами области зрительного образа как фигуры, а остальные – как фон (рис. 16–9).
На нижнем и промежуточном уровнях обработка зрительной информации осуществляется параллельно, преимущественно за счет восходящих процессов. Гештальтпсихологи изучили некоторые принципы, определяющие, из каких объединений видимых элементов зрительная система строит узнаваемые структуры. Одна из таких закономерностей – принцип сближенности линий, из которых складываются контуры видимого объекта. Другая закономерность – принцип сходства цвета, размеров и ориентации. Особенно важен для восприятия контуров принцип хорошего продолжения: по-разному ориентированные линии, из которых составляются очертания фигур, обычно объединяются так, чтобы контуры фигуры получались плавными (рис. 16–10).
Особенно сложным из первых двух этапов обработки зрительной информации считается промежуточный: здесь первичная зрительная кора должна определить, какие из сотен, даже тысяч отрывочных линий сложного образа входят в состав одного объекта, а какие – других. Кроме того, воспоминания о зрительном опыте, хранящиеся в высших отделах зрительной системы, должны приниматься во внимание уже на нижнем и промежуточном уровнях.
Рис. 16–9. Деконструкция и обработка мозгом изображения собаки на рисунке слева осуществляется двумя проводящими путями на трех уровнях. Зрение нижнего уровня определяет положение собаки в пространстве и ее окрас. Зрение промежуточного уровня реконструирует форму тела собаки и отделяет его от фона. Зрение высокого уровня позволяет идентифицировать видимый объект (собаку) и его окружение.
