Фокусы мозга: Как нейронаука объясняет иллюзии восприятия - Луис Мартинес

впечатление, поскольку ресурсы мозга ограничены и мы не в состоянии уделить внимание всем зрительным деталям, присутствующим в сложном изображении [3]. Действительно, рассматривая рисунок типа «Моделирование контуров» (рис. 2.5), можно заметить, что мы направляем все внимание на наиболее значимые участки, не отвлекаясь на менее информативные области. Это происходит потому, что мы всегда начинаем с отфильтрованной информации и активно заполняем остальную часть изображения, опираясь на предыдущий опыт и знания о мире. Для этого мы создаем ассоциации между тем, что видим на самом деле (а это весьма ограниченный объем информации), и нашим представлением об объекте, которое формируется изображениями, сохраненными в нашей памяти ранее. В результате линейные рисунки, оставляющие смотрящему широкий простор для собственного вклада, действительно обычно выразительнее, чем реальные модели, которые стали источником вдохновения для них.

https://qrcc.io/shsdxuljucs2

Рис. 2.5. «Моделирование контуров». Демонстрация того, как рецепторные поля сетчатки трансформируют любое изображение (слева) в контурный рисунок (справа)

Как будет видно в главе 4, мы постоянно прибегаем к такой стратегии заполнения, чтобы обходить ограничения собственного мозга.

Цвет и яркость

Особенности нашего восприятия цвета и освещения сцены также широко используются в мире искусства. Нейробиолог Маргарет Ливингстон подробно исследует, как художники, особенно с начала эпохи Возрождения, разрабатывали приемы, позволяющие достигать на полотнах впечатления объемности благодаря склонности мозга отдавать предпочтение контрастным участкам [4].

Так, Леонардо да Винчи понял, что, если цвет, отражающий большое количество света (например, желтый), граничит с цветом, который отражает меньше света (например, синим), то возникают области с высоким контрастом. Благодаря создаваемой иллюзии мы верим, что последние находятся дальше от зрителя, чем первые.

https://qrcc.io/shsh7t5ig5be

Рис. 2.6. Клод Моне. «Впечатление. Восходящее солнце». На нижнем изображении картина представлена в оттенках серого. Изображение используется с разрешения Маргарет Ливингстон

Рис. 2.7. Функциональная организация зрительной системы с обозначением вентрального и дорсального путей

В книге «Искусство и восприятие. Биология зрения» [6] (Vision and Art: The Biology of Seeing) 2002 г. доктор Маргарет Ливингстон рассказывает, как художники открыли, что цвет и яркость на картине можно использовать независимо друг от друга. Можно изобразить сцену, в которой есть контраст между цветами, но нет разницы в яркости. Именно это сделал Клод Моне в картине «Впечатление. Восходящее солнце», которая дала название импрессионизму (рис. 2.6). Солнце на этой картине кажется очень ярким, как-то по-особенному сверкающим на утреннем небе. В реальном мире солнце излучает намного больше света, чем отражается от окружающего неба. Но на картине Моне солнце, хотя и отличается от неба цветом, отражает точно такое же количество света. То есть солнце и небо имеют одинаковую яркость, и, если перевести картину в оттенки серого, солнце не воспринимается как более яркое. Именно отсутствие контраста в яркости и придает этой картине удивительное очарование. Пикассо говорил: «Цвет — просто символ; реальность содержится в одной лишь яркости» [5].

Искусственным образом разделить на холсте цвет (оттенок) и яркость удается потому, что мозг обрабатывает эти характеристики по отдельности. Зрительная система буквально разделена на два основных пути, которые не только идут разными маршрутами, но и выполняют разные функции (рис. 2.7).

Зрительные пути

«что?» и «где?»

Самая эволюционно молодая часть зрительного пути, которая, кроме нас, встречается только у других приматов [7], берет начало в ганглионарных клетках сетчатки, расположенных преимущественно в центральной ямке (мелкоклеточных), и проходит вдоль мозга вентрально через затылочную и височную доли. Это зрительный путь «что?», названный так, поскольку активность в этой области коррелирует с сознательным восприятием объектов, появляющихся в поле зрения. Другими словами, путь «что?» отвечает за восприятие цвета, формы и текстуры предметов, включая лица, которые мы видим вокруг себя. При поражениях височной доли мозга могут возникать серьезные трудности с распознаванием предметов (агнозия) или лиц (прозопагнозия). Также поражение одного из участков этого пути (V4) может приводить к избирательной потере цветового зрения (ахроматопсия), так что человек видит мир черно-белым.

Второй основной путь зрительной системы берет начало в ганглионарных клетках сетчатки, расположенных ближе к периферии, и проходит в кору головного мозга дорсально через затылочную и теменную доли. Этот путь «где?» служит для анализа таких характеристик сцены, как глубина, трехмерная структура, а также абсолютное и относительное движение в ее пределах и ее пространственная организация. Травмы этой части зрительной системы приводят к нарушениям моторной координации, вплоть до акинетопсии (агнозии движения, то есть неспособности воспринимать движущиеся объекты).

В эволюционном плане путь «где?» — старейший компонент нашей зрительной системы. Он есть у всех млекопитающих и чувствителен только к изменениям яркости. Клеточные компоненты этого пути «слепы» к цветам. Дорсальный путь «где?» работает быстрее, но имеет более низкое пространственное разрешение. Так что анализ мелких деталей изображения производится в основном посредством вентрального пути «что?».

Таким образом, эти два пути обрабатывают зрительную информацию совершенно по-разному. Это различие удивительным образом использовали в своих работах многие художники, особенно начиная с XIX в. Например, импрессионисты поняли, что не важно, какой цвет будет выбран для передачи разницы в яркости, которая, как мы уже показали, несет основную информацию о сюжете картины. Поэтому они использовали совершенно нереалистичные цвета и контрасты яркости, чтобы создавать иллюзорное восприятие света, глубины и движения.

Возвращаясь к работе Моне, отметим, что солнце на картине «Впечатление. Восход солнца» (рис. 2.6) по яркости не отличается от фона. Его «видит» только чувствительный к цвету вентральный путь «что?». Дорсальный путь «где?», отвечающий за восприятие положения объектов в пространстве, не видит солнца (нижнее изображение на рисунке 2.7). И, поскольку зрительная система не в состоянии точно определить положение солнца, кажется, что оно сияет на все небо [6].

https://qrcc.io/shshduz5qbi2

Рис. 2.8. Ренуар. «Лягушатник» (вверху), Моне. «Лягушатник» (внизу). Изображение используется с разрешения Маргарет Ливингстон

https://qrcc.io/shshhhlwo62e

Рис. 2.9. Акиёси Китаока. «Крутящиеся змеи». Изображение используется с разрешения автора

Две картины с одинаковым названием «Лягушатник» (рис. 2.8) были написаны Клодом Моне и Пьером Огюстом Ренуаром одновременно и передают атмосферу места отдыха на берегу Сены. Однако Моне гораздо лучше удалось передать сущность речной воды, ее текстуру и подвижность. Для этого он использовал характерную последовательность цветов: черный, желтый, белый и синий. Черный