Центростремительные импульсы и центробежная проекция

Описание

Первым и последним непосредственным результатом действия света на сетчатку является возбуждение ее светочувствительных клеток. Конечный результат — зрительное восприятие внешнего раздражителя — следствие сложнейшей цепи процессов в центральной нервной системе, вызванных импульсами, идущими из возбужденных элементов сетчатки, — центростремительными импульсами.

Путь этих импульсов изучает электрофизиология. В своих опытах вы, читатель, естественно, не занимались ею, но некоторые сведения, полученные электрофизиологами, необходимы для того, чтобы разобраться в нашей проблеме. Нас интересует цепочка раздражитель — раздражение — возбуждение. Электрофизиология изучает путь, природу, характер возбуждения. Схема этого звена такова.

Свет вызывает химические изменения в молекулах зрительных пигментов сетчатки. Эти изменения порождают колебания электрического заряда, распространяющиеся по волокнам зрительного нерва к первичным зрительным центрам; оттуда новые импульсы идут в кору мозга и в другие его отделы. Движение (и частоту) импульсов физиологи научились записывать, вводя непосредственно в нервную клетку или в волокно тончайшие иглы-электроды. Само собой разумеется, такие исследования проводятся почти исключительно на животных. (Об исключениях мы скажем позднее.) Например, регистрируя электрические потенциалы, возникающие в коре головного мозга после того, как раздражитель подействовал на определенный участок сетчатки, можно с достаточной точностью установить, «центростремительную проекцию» этого участка сетчатки, то есть узнать, в каких клетках коры мозга возникает возбуждение при раздражении данного участка сетчатки этим раздражителем. Оказалось, в затылочной части коры мозга есть две области (по одной на каждое полушарие), воспроизводящие топографию сетчаток следующим образом. Если раздражитель проецируется (из левой половины поля зрения) на часть сетчатки, расположенную справа от центральной ямки правого или левого глаза, то возбуждение возникает в затылочной зоне правого полушария. Когда раздражитель проецируется влево от центральной ямки сетчатки, возбуждение возникает в симметрично расположенной зоне левого полушария. Что касается импульсов, идущих из центральных ямок, то большинство исследователей считают, что их центростремительная проекция достигает обоих полушарий в затылочном полюсе мозга, но этот вопрос еще до конца не решен.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

Мы не зря говорим об участках, а не о клетках сетчатки. «Неравноправие» центральной ямки и периферии сетчатки не только не устраняется, но даже подчеркивается мозгом: на единицу площади центральной ямки приходится примерно в 500 раз большая зона коры мозга, чем на такую же единицу площади периферии сетчатки. Дело, однако, не ограничивается подробностью центростремительной проекции сетчатки.

Электрофизиологи установили, что некоторые участки сетчатки специализированы: например, одни клетки реагируют только на появление света, другие — только на выключение его, третьи — и на то, и на другое. А в мозге есть и вовсе узкая специализация: одни клетки возбуждаются, когда раздражитель имеет прямоугольный край, другие, когда край круглый, третьи реагируют на движение раздражителя поперек поля зрения, четвертые — только на раздражитель, проецирующийся одновременно в поле зрения обоих глаз, и так далее.

Самые разные признаки раздражителей находят свое отражение в расположении и характеристике участка коры мозга, возбужденного центростремительными импульсами.

Что такое «центробежная проекция»? Вот здесь речь и пойдет об исключениях. При нейрохирургических операциях приходится обнажать поверхность мозга человека. Вещество мозга нечувствительно к боли. Нередко во время операции пациент находится в полном сознании. Ученый-нейрохирург У. Пенфильд провел следующий опыт. Он наносил безвредные точечные раздражения в различных зонах коры мозга, а его пациенты сообщали о своих ощущениях. Эти ощущения строго зависели от того, на какой участок коры наносилось раздражение.

Давно существует составленная на основании анатомических различий «карта» мозга. Так вот, раздражение любой точки в поле 17 этой карты, то есть именно в проекционной зрительной зоне, вызывает у человека ощущение вспышки света, «видимой» во внешнем пространстве, в совершенно определенном направлении. Правда, как ни раздражай поле 17, никаких сложных образов человек не воспринимает. Однако такие образы могут быть вызваны, если раздражать соседние зоны коры, куда импульсы из сетчатки вовсе не идут.

О функциональных связях глаза и мозга известно гораздо больше, чем мы сказали, хотя, конечно, еще далеко не все. И, вероятно, если в принципе разрешено поставить знак равенства между возбуждением клеток мозга и зрительным восприятием, есть возможность, наконец, облегченно вздохнуть и довести рассказ о механике зрения почти до конца? Ну, например, так. Изображение предмета на сетчатке глаза есть, в сущности, возбуждение определенным образом расположенных нервных клеток сетчатки. Возбуждение любой клетки не случайно, а зависит от определенной физической характеристики раздражителя, от его яркости, формы, цвета, скорости и направления движения, положения в поле зрения и тому подобного. Далее, импульсы, сигнализирующие об этих характеристиках, передаются в мозг и вызывают там возбуждение клеток коры — в сознании возникает зрительный образ раздражителя. Казалось бы все.

Увы, это далеко не все. Мы не знаем физиологического содержания понятия «сознание». Мы не имеем точного в научном отношении определения понятия «зрительный образ», не знаем даже, где. именно и каким образом он формируется. «Словарь образов», с одной стороны, гораздо богаче, с другой, — беднее языкового словаря. Смесь всех цветов радуги вызовет образ «белое», но для получения этого образа достаточно и двух правильно подобранных цветов. Образ розы возникнет у человека, рассматривающего живой цветок, но затем ему достаточно взглянуть на двумерную картинку, или услышать запах этого цветка, или даже просто прочесть слово «роза». Характер возбуждения в клетках сетчатки и мозга зависит не только от того, какой раздражитель действует сию минуту, но и от многого другого. Например, от того, какой свет падал на глаз раньше — сильный или слабый, синий или красный, постоянный или прерывистый; на какое место сетчатки упало данное раздражение — в середину или на край, па утомленный участок или на отдохнувший и так далее. Луч света нарисует на сетчатке сотню одинаковых изображений, а в мозг пойдут совсем разные сигналы и восприняты они будут по-разному.

Без возбуждения клеток мозга нет зрительных ощущений. Это верно. Но верно и то, что между возбуждением этих клеток и зрительным восприятием нельзя поставить знак равенства. Когда-нибудь наука расшифрует карту «неведомой земли», через которую совершается переход от возбуждения нервной ткани к феномену сознательного восприятия. Наверное это давно удалось бы именно электрофизиологам, но живой мозг никогда не бывает похож на море тьмы, в котором мерцает единственный, вызванный нами, маячок возбуждения. Напротив, это океан света, в котором мерцают тысячи огней, а среди них дрейфуют темные острова с зыбкими очертаниями. Один, десять или даже сто известных нам огней — как мало они значат среди этого океана...

А пока забудем об импульсах и сигналах и вернемся к нашим опытам. Мы не отказываемся от попытки найти ответ на интересующие нас вопросы. Просто подойдем к ним с другой стороны. Узнав кое-что о среднем звене цепочки, мы перепрыгнем через чистую физиологию и займемся психофизиологией, или, как ее еще называют, психофизикой. Раздражитель— ощущение — восприятие — вот какую последовательность мы изучаем в опытах. От физики здесь — характеристика раздражителя, от психологии — характеристика ощущений и восприятия; первая — объективна, вторая — субъективна. Поясним последние два термина, так как мы ищем зависимость между категориями, которые в этих терминах выражены.

Объективное называется так не потому, что все воспринимают его одинаково, а потому, что оно вообще не зависит от восприятия. Неважно, например, кто снимет показания спектрографа «излучение с длиной волны 5893 ангстрема» и совсем не обязательно знать, что это просто желтый свет, — достаточно научиться читать шкалу прибора. Но уберем шкалу, и пусть наблюдатель определяет характер излучения, глядя на освещенную белую поверхность. Практически все, кого вы привлечете к опыту, дадут одинаковый ответ. Ничего не зная ни о длинах волн, ни о самом приборе, всякий скажет: «Желтый». Незаметно для наблюдателя измените длину волны света или яркость излучения — это немедленно будет замечено. Вот вам и субъективность!

В научных наблюдениях надежными могут быть не только объективные, но и субъективные результаты. Единственное условие — воспроизводимость. Если, повторив условия предыдущего опыта, в следующем эксперименте с тем же наблюдателем вы получаете тот же результат, если то же происходит, когда опыт повторяет другой экспериментатор, факт можно считать установленным. Это будет объективно установленный факт о характере субъективного восприятия. Проверив наблюдение на других, вы можете обнаружить, что установленный вами факт справедлив для всех или лишь для некоторых наблюдателей,— но это уже не относится к нашим экспериментам со зрением.

Перейдем теперь к цепочке раздражитель — ощущение — восприятие.

----

Статья из книги: Опыты со зрением в школе и дома | Грегг Дж.