Фокусы мозга: Как нейронаука объясняет иллюзии восприятия - Луис Мартинес

индивидуальных или коллективных факторов, таких как возраст, культура, ожидания и, конечно же, наш собственный опыт. Например, ребенок и взрослый интерпретируют набросок 1 на рисунке 7.2 по-разному: ребенок может увидеть человека с мечом или дирижера оркестра, в то время как взрослый скорее увидит кактус или трезубец. Дети еще не до конца сформировали свой «каталог», свою внутреннюю модель мира, поэтому их предположения гораздо более разнообразны. Дети также более открыты для исследования разных концепций, чем взрослые, которые часто делают более консервативные прогнозы на основе своего «каталога».

Узкие места в обработке информации мозгом

Вторая причина, по которой мозг занимается предсказаниями, — это компенсация нежелательных эффектов узких мест на путях передачи информации. В главе 5 мы рассмотрели, как стратегия относительного, а не абсолютного подхода к обработке информации, обнаружения контрастов в пространстве и времени позволяет компенсировать потерю резкости в результате сжатия и последующего расширения информации при прохождении узкого места. Эти узкие места также объясняют стратегию интерпретации, присущую феномену восприятия: ведь в процессе обработки часть информации всегда теряется.

Давайте сравним мозг с компьютерной системой обработки изображений и посмотрим, чем они различаются. Количество цифровых фотографий, сделанных только за 2015 год, превысило общее число снимков за всю историю аналоговой фотографии [4]. С тех пор количество создаваемых цифровых фотографий растет в геометрической прогрессии, создавая проблему первой величины — настолько крупную, что мы пока даже не в состоянии оценить все ее последствия. С конца 1990-х гг. растет спрос на цифровые камеры со все более высоким разрешением, позволяющим передавать «реальность» в мельчайших деталях. Но камеры с высоким разрешением неизбежно создают файлы большого размера, которые сложнее пересылать. При таких темпах пропускная способность оптоволоконных кабелей, обеспечивающих работу интернета, будет исчерпана через несколько лет. Также при передаче информации через интернет потребляется очень много энергии. Подсчитано, что, например, в Великобритании на интернет приходится уже около 12% всего потребления энергии, что эквивалентно выработке трех атомных электростанций. Более того: каждые четыре года это потребление удваивается [5].

Для решения этой задачи предлагаются два подхода. Первый: увеличить пропускную способность каналов за счет прокладки новых кабелей и реструктуризации физической емкости интернета — затея сложная и дорогостоящая. Второй: уменьшить размер передаваемого сигнала. Для этого в каждую цифровую камеру уже сегодня встроен алгоритм сжатия информации, который значительно уменьшает размер создаваемых файлов, упрощая работу с ними. Эти алгоритмы сжатия — математические инструменты, преобразующие изображение в его основные компоненты перед тем, как передавать информацию. В свою очередь, принимающее устройство имеет соответствующий алгоритм декомпрессии, который восстанавливает изображение с минимальными потерями информации. Так устроен формат JPG и подобные ему, широко используемые сегодня. Фотографии в высоком разрешении передаются в формате с низкой информационной плотностью и восстанавливаются на месте назначения, что значительно снижает потребление энергии и оптимизирует нагрузку на каналы связи.

Перед зрительной системой мозга стоит очень похожая задача: пропустить информацию через узкое место между камерой высокого разрешения (глазом) и процессором (мозгом), который технически не может получить все, что улавливает глаз. Однако решения, возникшие в ходе эволюции мозга, несколько отличаются от того, что мы придумали для передачи цифровых фотографий. Как уже объяснялось выше, при получении информации от глаз мозг использует сжатие. Но это ведет к значительной потере информации, влияющей на интерпретацию изображения мозгом. Подобно цифровой фотографии, изображение с низкой информационной плотностью, поступающее в мозг, необходимо «распаковать», чтобы восстановить исходное разрешение, а затем, чтобы получить изображение, близкое по объему к оригиналу, его следует дополнить утраченной информацией. В этом и состоит существенное различие между цифровой камерой и мозгом: в процессе взаимодействия, а не пассивной передачи информации мы заполняем пробелы в изображении данными, извлеченными из воспоминаний.

Тем не менее наши умозаключения и интерпретации очень точны и полезны, поскольку опираются на огромный запас знаний о физических свойствах объектов мира и их взаимоотношениях, хранящихся в нашей памяти. Как мы уже видели, некоторые из таких интерпретаций, которые мы накапливаем на протяжении всей жизни, субъективны: они принадлежат только нам и не могут быть переданы другому человеку. Другие интерпретации — общие, они являются продуктом культуры, в которой мы выросли. Таковы, например, различия в эстетических предпочтениях относительно форм представления трехмерного пространства между теми, кто вырос в странах Запада, и уроженцами Восточной Азии. Третьи могут быть врожденными и обусловленными эволюционным развитием нашего вида, например отвращение к паукам или змеям [19][6].

Мозг — медленный

Еще одно важное ограничение мозга при формировании предсказаний — низкая скорость. Мозг работает медленно: мы не только обрабатываем лишь очень малую часть непрерывного шквала сенсорных стимулов, но и делаем это с задержкой в несколько сотых секунды, а то и больше, если разум в этот момент сосредоточен на другом.

В нормальных условиях такая задержка не имеет серьезных последствий. Едва ли нам может быть важно, что музыка в плеере опаздывает на долю секунды, как не имеет значения и то, что при наблюдении за закатом момент окончательного исчезновения солнца мы видим с небольшой задержкой [20].

Одна из причин задержки в нашем мозге состоит в том, что вся информация, которую мы получаем через органы чувств, обрабатывается группами нейронов, которые расположены в разных частях мозга, иногда довольно далеко друг от друга. Такая обработка требует времени. Так, чтобы информация о зрительной сцене достигла первой области коры головного мозга, где будет обработана, требуется от 0,002 до 0,004 секунды. Полный процесс распознавания объекта, например лица, занимает от 0,125 до 0,2 секунды, и еще много времени пройдет, прежде чем эта зрительная информация сможет существенно повлиять на наше поведение.

Экспериментальное наблюдение этой задержки в некоторых процессах, таких как принятие каких-либо решений, и тот факт, что мы не осознаем ее — например, когда принимаем конкретные решения, — породили бурные дискуссии о существовании свободы воли. Эксперименты Бенджамина Либета показали, что к моменту, когда мы осознаем, что приняли определенное решение (например, нажать кнопку при появлении сигнала на экране компьютера), наш мозг на самом деле уже принял это решение неосознанно минимум на треть секунды раньше [21]. Эти результаты привели к многочисленным спорам между теми, кто убежден в нашей способности к свободе воли, и теми, кто на основании этих и других экспериментов утверждает, что свобода воли лишь иллюзия.

Чтобы компенсировать свою медлительность, мозгу пришлось научиться делать очень точные умозаключения. Если мы отстаем в среднем на треть секунды, весьма трудно представить, как мы могли бы, например, вести автомобиль с высокой