Фокусы мозга: Как нейронаука объясняет иллюзии восприятия - Луис Мартинес

знаний о физических свойствах окружающих объектов. Мозг постоянно, каждую миллисекунду создает такие прогнозы, систематически корректируя и сравнивая каждое предсказание с информацией, получаемой от органов чувств. Мозг очень хорошо приспособлен для выполнения этой функции. В путях передачи сенсорной информации на каждом уровне иерархии восприятия параллельно существуют связи двух типов. По связям одного типа (проекциям прямой связи) передается входящая сенсорная информация, а посредством связей второго типа (проекции обратной связи) генерируются предположения относительно внешних причин входящего сенсорного сигнала. Хотя конкретные аспекты взаимодействия проекций этих двух типов до сих пор остаются предметом споров, подтверждение подобной схемы можно найти, например, в функциональной организации зрительного пути мозга.

Важно отметить, что, сравнивая входящие сенсорные данные с предсказаниями, эти схемы мозга вычисляют, насколько прогнозы далеки от реальных сенсорных данных, — то есть оценивают погрешность нашего прогнозирования мира. Поскольку мы включаем в это уравнение предыдущий опыт, возможные ошибки в процессе сравнения и корректировки сводятся к минимуму. В результате, когда реальность совпадает с прогнозами, мы чувствуем себя комфортно, а неожиданные явления, такие как фокусы, вызывают сильное удивление.

Этот процесс умозаключений основан на оценке гипотез. В нейробиологии принято считать, что этот механизм работает по методу Байеса: используется ретроспективная статистическая оценка, чтобы делать предположения относительно текущих наблюдений. Другими словами, при интерпретации того, что воспринимается на основе предшествующего опыта, мозг вычисляет «самую правдоподобную догадку». Перефразируя нейробиолога Дейла Пёрвса, можно сказать, что мы «воспринимаем так, как оказывалось полезным воспринимать в прошлом» [1]. Из всего разнообразия вариантов и вариаций, хранящихся в памяти, мозг выбирает наиболее статистически вероятный вариант.

То, что достигает сознания, — это окончательный выбор после тысяч сверхбыстрых неосознанных расчетов, произведенных мозгом. И хотя мы бодрствуем, мы не осознаем эти постоянно происходящие процессы. Тем не менее именно так мозг наделяет наше восприятие, наряду с воспоминаниями и решениями, личными штрихами и даже крайне субъективными компонентами.

Восприятие — это, по сути, предиктивный процесс, в котором наш мозг одновременно интегрирует информацию из разных источников, таких как входящие сенсорные данные о зрительной сцене и сохраненная в памяти информация из нашего прошлого опыта в подобных ситуациях [2]. Но зачем мозгу такое предсказание? Мы знаем, что, помимо прочего, это помогает ему понимать информацию, проецируемую на сетчатку в двухмерном формате, минимизировать эффекты узких мест при передаче информации и компенсировать собственную медлительность. Рассмотрим подробнее каждый из этих аспектов.

Так называемая обратная задача зрения

Нам может казаться иначе, однако зрительная информация отражается на плоской поверхности сетчатки в виде двухмерной проекции. Это создает проблему, поскольку такая проекция имеет бесконечное число решений в трех измерениях. То есть бесконечное число реальных трехмерных объектов может генерировать одну и ту же двухмерную проекцию в зависимости от угла зрения, расстояния до объекта и так далее. Как же понять, на что мы смотрим? Это и называется обратной задачей зрения.

С самого детства мы создаем своего рода каталог, визуальную энциклопедию, в которой в виде идей и имплицитных воспоминаний храним существующие отношения между различными проекциями на сетчатке и реальными объектами в пространстве, которые их создают. В этом же «личном каталоге» мы храним названия и назначение всех вещей, которые нас окружают. Такой «каталог на всю жизнь» мы создаем для себя с самого раннего возраста. Например, малыш, который играет с педальной машинкой или трясет, а затем бросает бутылочку, наполовину наполненную водой, неосознанно проводит пространственные измерения с помощью педальной машинки и измерения веса и объема с помощью бутылочки. Вся эта информация поможет ребенку понять, что он видит, когда ему снова попадется бутылка, независимо от того, будет она похожа на предыдущую или нет. Кроме того, он будет лучше понимать размеры пространства, которое исследовал с помощью педального автомобиля.

Наш «личный каталог» постоянно обновляется в соответствии с изменениями, происходящими вокруг нас. Чтобы убедиться в этом, достаточно вспомнить, например, как менялось наше визуальное представление о телефоне со времен Александра Белла до появления современных смартфонов. Важно отметить, что интерпретация увиденного и полученных стимулов всегда более тесно связана с содержанием «личного каталога» — нашей уникальной памяти, чем с информацией, непосредственно получаемой из окружающего мира.

Сгоалсно одмону исселодавнию, порвдееннмоу в Кебрмидожскм Уинврестиете, не иемет знаенчия, в каокм продяке сотят бвукы в совле: гавлное, чобты превая и псоделняя бувкы блыи на сових мстеах. Отальсыне бквуы мугот бтыь плооньстю прееешанмы, вы все рвано лгкео портчете его. Это пмооту, что чвоелеесчкий мзог чиеатт не кжаудю бвкуу по одентьолсти, а совло цликоем.

Рис. 7.1. Благодаря нашей способности распознавать шаблоны текст, где в словах перемешаны все буквы, кроме первых и последних, остается понятным при чтении. См.: http://www.mrc-cbu.cam.ac.uk/people/matt.davis/cmabridge/

Благодаря предиктивной обработке информации мозг человека способен воспринимать самые разные сигналы: от невербальных до письменной и устной речи. Например, прямо сейчас, читая этот текст, вы постоянно используете каждое прочитываемое слово, а также те, которые шли перед ним, чтобы сделать обоснованное предположение о том, какое слово последует за ним. Эта способность выявлять шаблонные сочетания слов объясняет, почему вы читаете так бегло. Выявление шаблонов — один из самых полезных навыков, которые мы развили в себе как вид.

Рассмотрим еще один пример. Прочтите текст в рамке на рисунке 7.1 и обратите внимание, как легко вы определяете значение слов по контексту.

Аналогичным образом, когда мы видим лицо оратора, сообщающего что-нибудь, то часто можем предсказать, что он скажет. И поэтому же мы часто начинаем отвечать на вопрос, который не был сформулирован до конца или мы его не дослушали, хотя это и чревато недопониманием. Мы также склонны «срезать углы» при чтении. Например, получив письмо, начинающееся словами: «С сожалением сообщаем вам, что…», мы сразу воображаем плохие новости, хотя это вовсе не обязательно так.

Рис. 7.2. Два адаптированных наброска с оригинала Пабло Пикассо: хотя оба наброска состоят из одинаковых линий, их интерпретация сильно различается. Набросок 2 однозначно изображает обнаженную женщину сзади, в то время как набросок 1 разные люди интерпретируют по-разному

Все эти действия совершаются по одному шаблону: мы пропускаем связки или слова-заполнители, которые не имеют решающего значения для смысла определенных фраз. Однако мы также можем ошибаться, не заметив повторяющихся слов или не обратив внимания на ошибку, например как в этом вопросе: «Сколько животных каждого вида взял в ковчег Моисей?» [3]

Полагаясь на «личный каталог», мы интерпретируем увиденное в зависимости от других