Наш могучий мозг даровал нам невероятно интересную и (очевидно) исключительно человеческую способность заглядывать «внутрь себя». У нас есть самосознание, мы можем чувствовать свое внутреннее состояние и собственный разум и даже оценивать и изучать их. Как следствие, многие высоко ценят интроспекцию и философию. То, как мозг воспринимает мир за пределами черепа, тоже невероятно важно, и львиная доля мозговых механизмов каким-либо образом с этим связана. Мы воспринимаем мир при помощи чувств, сосредотачиваемся на значимых для нас деталях и действуем в соответствии с обстановкой.
Многие думают, будто то, что мы видим внутри головы, – это стопроцентно точная репрезентация мира как такового, как если бы глаза и уши и все остальное выступали бы в качестве пассивных записывающих устройств, получая информацию и передавая ее в мозг. Но на самом деле все совсем не так. Наше тело – это не механизм. Органы чувств посылают в наш мозг вовсе не насыщенный и полный деталей поток зрительных образов, звуков и ощущений, который мы часто принимаем за должное. На самом деле этот поток необработанных данных, поступающий от органов чувств, скорее напоминает мутный ручей, и мозг проделывает огромную работу, чтобы очистить его и дать нам исчерпывающую и яркую картину мира.
Представьте себе художника-криминалиста в полицейском участке, который набрасывает чей-то портрет, основываясь на полученных из вторых рук описаниях. Теперь представьте себе, что описание дает не один человек, а сотни. Причем все сразу. И что им нужно создать не просто набросок портрета, а полноцветную трехмерную модель города, где произошло преступление, и всех его жителей. И эту модель все время надо обновлять. Вот примерно то же самое и происходит с мозгом.
То, что мозг может создавать настолько подробные репрезентации нашего окружения исходя из ограниченного набора данных, несомненно, впечатляет, но различные ошибки все же случаются. Мозг определенным образом воспринимает окружающий мир, он самостоятельно выделяет то, что кажется ему наиболее важным. Это показывает как невероятное могущество человеческого мозга, так и множество его недостатков.
Хоть розой назови ее, хоть нет
(Почему обоняние сильнее, чем вкус)
Все мы знаем, что у мозга есть доступ к пяти чувствам. Хотя на самом деле специалисты по мозгу считают, что чувств еще больше.
Мы уже упоминали несколько «дополнительных» чувств, например проприоцепцию (чувство расположения в пространстве тела и его частей), равновесие (чувство, при помощи которого мы ощущаем гравитацию и свои передвижения в пространстве, возникающее за счет работы среднего уха) и даже голод, потому что определение уровня питательных веществ в крови и теле – это еще одно чувство.
Большинство из этих чувств направлены на наше внутреннее состояние, а пять «правильных» чувств отвечают за контроль и восприятие окружающего нас мира, нашего окружения. Это, конечно же, зрение, слух, вкус, обоняние и осязание. Или, если выражаться научно, офтальмоцепция, аудиоцепция, густаоцепция, ольфакоцепция и тактиоцепция соответственно (хотя на самом деле большинство ученых не пользуются этими терминами, чтобы сэкономить время). Каждое из этих чувств опирается на сложные неврологические механизмы, а мозг совершенствуется, когда использует поступающую от них информацию. Все эти чувства сводятся к поиску чего-либо в нашем окружении и преобразованию информации об этом в электрохимические сигналы при помощи связанных с мозгом нейронов. Управлять всем этим – большая работа, и мозг тратит на нее много времени.
Давайте начнем, наверное, с самого странного чувства – с обоняния. Обоняние часто не замечают. В буквальном смысле, потому что нос расположен прямо под глазами. На самом деле зря, потому что обонятельная система мозга, та ее часть, которая нюхает (то есть «обрабатывает информацию о запахах»), необычна и удивительна. Считается, что в ходе развития обоняние появляется первым, еще в утробе. Ребенок в утробе может чувствовать те же запахи, что и мать. Частицы, которые вдыхает мать, попадают в амниотическую жидкость, где плод может их обнаружить. Раньше считалось, что человек различает до 10 000 различных запахов. Звучит впечатляюще, но это число основано на исследовании 1920-х годов, где были сделаны теоретические выкладки и предположения, которые никто никогда не проверял.
Перенесемся в 2014 год, когда Каролина Башдид со своей командой проверила это утверждение на практике. Она просила испытуемых различать химические смеси из очень похожих ароматов. Если бы наша обонятельная система была ограничена 10 000 запахами, это было бы невозможно. Невероятно, но испытуемые справились с заданием очень легко. В итоге было подсчитано, что на самом деле люди могут различать примерно триллион запахов. Представьте, что вы обнаружили, что ваш шкаф на самом деле ведет в подземный город, где живет цивилизация людей-кротов, – здесь примерно то же самое*.
Итак, как работает обоняние? Мы знаем, что запахи поступают в мозг через обонятельный нерв. Голова со своими функциями связана с мозгом при помощи двенадцати нервов, и обонятельный нерв идет под номером 1 (номер 2 – это зрительный нерв). Обонятельные нейроны, из которых состоит обонятельный нерв, во многом уникальны. Самая главная их особенность заключается в том, что это одна из нескольких разновидностей человеческих нейронов, способных к регенерации. Эти нейроны с их способностью к регенерации активно изучают, чтобы использовать их для восстановления поврежденных нейронов в других местах – например, в позвоночнике у людей, страдающих от паралича.
Обонятельные нейроны регенерируют, потому что это одни из немногих сенсорных нейронов, которые контактируют непосредственно с «внешней» средой, а она, в свою очередь, способна разрушать хрупкие нервные клетки. Обонятельные нейроны выстилают верхнюю часть нашего носа, и в них встроены особые рецепторы, позволяющие им обнаруживать частицы. Взаимодействуя с определенной молекулой, они отсылают сигнал в обонятельную луковицу, область мозга, ответственную за сбор и упорядочивание информации о запахах. Исследование Ричарда Акселя и Линды Бак, проведенное в 1991 году, за которое они получили Нобелевскую премию, показало, что 3 % человеческого генома кодирует различные виды обонятельных рецепторов [2]. Это также говорит в пользу идеи о том, что человеческое обоняние гораздо сложнее, чем мы думали раньше.
Когда обонятельные нейроны обнаруживают определенное вещество (молекулу сыра, кетон из чего-то сладкого, нечто, исходящее изо рта человека, плохо следящего за зубами), они отправляют электрические сигналы в обонятельную луковицу, которая передает эту информацию в такие области, как обонятельное ядро и грушевидная доля, в результате чего вы чувствуете запах.
Запах очень часто связан с воспоминаниями. Обонятельная система расположена прямо около гиппокампа и других основных компонентов системы памяти. Они находятся настолько близко, что ранние анатомические исследования предполагали, будто именно для этого нужна система памяти. Но это не просто две раздельные области, случайно оказавшиеся рядом друг с другом, подобно увлеченному вегану, поселившемуся по соседству с мясником. Обонятельная луковица – это часть лимбической системы, равно как и области, отвечающие за память. Поэтому у нее есть активные связи с гиппокампом и миндалиной. Как следствие, определенные запахи оказываются особенно сильно связанными с яркими и эмоционально насыщенными воспоминаниями. Например, запах жаркого внезапно может напомнить вам о воскресеньях в доме вашего дедушки.
Возможно, вы сами много раз испытывали, как определенный запах или аромат может пробудить яркие воспоминания о детстве и/или вызвать определенное, связанное с ним настроение. Если в детстве вы провели много счастливых часов в доме дедушки и он курил трубку, то, возможно, теперь вы испытываете грустную нежность к запаху трубочного дыма. Обоняние является частью лимбической системы, поэтому оно может вызывать эмоции более непосредственно, чем другие чувства, и это объясняет, почему реакция на запах часто гораздо сильнее, чем на большинство других ощущений. Вид свежего ломтя хлеба – абсолютно нейтральное переживание, а вот его запах может быть очень приятным и до странности успокаивающим, потому что этот запах сочетается с приятными воспоминаниями о том, что связано с запахом выпечки. Конечно же, запах может иметь и противоположный эффект – видеть гнилое мясо не очень приятно, но, если вы его понюхаете, вас стошнит.
Сила запахов и его способность пробуждать воспоминания и эмоции не остались незамеченными. Многие пытаются получить от этого явления пользу: агенты по недвижимости, супермаркеты, производители свечей и многие другие пытаются использовать запахи, чтобы управлять настроением людей и вызывать у них желание расстаться с деньгами. Известно, что этот подход эффективен, но его эффективность ограничена, поскольку все люди сильно отличаются друг от друга: человеку, отравившемуся ванильным мороженым, запах ванили не покажется успокаивающим или расслабляющим.
Еще одно интересное заблуждение по поводу обоняния: на протяжении долгого времени многие считали, что обоняние нельзя «обмануть». Однако в нескольких исследованиях было показано, что это неправда. Люди все время испытывают обонятельные иллюзии, например решают, приятно пахнет образец или нет, в зависимости от того, какая на нем наклейка: один и тот же запах с надписями «Рождественское дерево» или «Средство для чистки унитазов» – будет воспринят человеком по-разному. И это не шутка, а настоящий пример, взятый из эксперимента, проведенного в 2001 году Херцем и ван Клефом.
Раньше считалось, что обонятельных иллюзий не существует. По-видимому, так думали из-за того, что мозг получает от обоняния только «ограниченную» информацию. Исследования показали, что, если потренироваться, человек может «отслеживать» вещи по запаху, но в целом функции обоняния сводятся к простой констатации. Вы что-то обоняете, вы знаете, что источник запаха находится поблизости, и на этом все. Если мозг перепутает сигналы от системы обоняния и вы начнете чувствовать совсем не то, от чего на самом деле исходит запах, как вы сможете об этом узнать? Обоняние может быть могущественным чувством, но для занятых людей возможности его применения ограниченны.
Обонятельные галлюцинации*, когда человек чувствует запахи, которых на самом деле нет, тоже существуют, и то, насколько они распространены, вызывает тревогу. Люди часто сообщают, что чувствуют фантомный запах горелого – хлеба, резины, волос или просто чего-то «паленого». Это явление распространено настолько, что ему посвящено огромное множество вебсайтов. Его часто связывают с различными заболеваниями нервной системы, такими как эпилепсия, опухоль или инсульт, из-за которых в обонятельной луковице возникает ничем не обоснованная активация. Существует одно полезное различие: иллюзии возникают, когда обонятельную систему обманывают и она что-то неправильно понимает. Галлюцинации, как правило, – это настоящая неисправность, когда в работе мозга происходит какой-то сбой.
Обоняние не всегда работает в одиночку. Его часто определяют как «химическое» чувство, потому что оно обнаруживает определенные химические вещества и они же его активируют. Еще одно химическое чувство – это вкус. Вкус и обоняние часто работают в паре. Большая часть того, что мы едим, имеет отчетливый запах. У вкуса практически такой же принцип действия, как и у обоняния. Рецепторы, расположенные на языке и в других местах внутри рта, реагируют на определенные химические вещества – как правило, на растворимые в воде (вернее, слюне) молекулы. Это рецепторы сосредоточены во вкусовых сосочках, которыми покрыт язык. Общепризнанно, что существует пять видов вкусовых сосочков: воспринимающие вкус соленого, сладкого, горького, кислого и умами. Последние из перечисленных реагируют на глутамат натрия и вызывают, по сути, вкус «мяса». На самом деле, есть еще несколько «видов» вкуса, например «вяжущий» (от клюквы), жгучий (от имбиря) и металлический (от… металла).
Обоняние недооценивают, а вкус по сравнению с ним вообще какая-то ерунда. Это самое слабое из наших главных чувств; многие исследования показали, что на восприятие вкуса сильно влияют другие факторы. Возможно, вы видели, как дегустируют вина. Эксперт по винам делает глоток и заявляет, что это пятидесятилетний шираз из виноградников на юго-западе Франции, с нотками дуба, мускатного ореха, апельсина и свинины (я пишу наугад) и что виноград давил Жак, двадцати восьми лет, с мозолью на левой пятке.
Все это очень изысканно и производит больше впечатление, однако во многих исследованиях было показано, что такой тонкий вкус идет скорее от ума, чем от языка. Профессиональные дегустаторы вин, как правило, выносят очень противоречивые суждения. Один дегустатор может объявить, что это лучшее вино в мире, а другой, настолько же опытный, заявляет, что это болотная вода [3]. Но ведь хорошее вино все смогут определить? Вкус настолько ненадежен, что нет, не смогут. В одном из исследований дегустаторам вина давали попробовать несколько различных образцов, и они не смогли отличить знаменитое вино старой выдержки от дешевого пойла массового производства. Что еще хуже, тесты показали, что дегустаторы, которых просили оценить образцы красного вина, не смогли понять, что на самом деле они пьют белое вино с добавленным в него пищевым красителем. Очевидно, что наше чувство вкуса далеко не точно и подвержено ошибкам.
Следует отметить, что ученые не испытывают некую необъяснимую неприязнь к дегустаторам. Просто в мире не так уж много профессий, где человек настолько активно использует хорошо развитое чувство вкуса. И дегустаторы не лгут – они практически наверняка чувствуют те вкусы, о которых говорят, но по большей части эти вкусы являются результатом ожиданий, опыта и творчества мозга, а не возникают во вкусовых сосочках.
Доказано, что вкус во многих случаях – это мультимодальное ощущение. Люди с жестокой простудой или другими хворями, из-за которых закладывает нос, часто жалуются на то, что еда становится безвкусной. Взаимодействие между ощущениями, влияющими на вкус, таково, что они нередко сильно перемешиваются и вводят мозг в заблуждение. На вкус, как на самое слабое чувство, постоянно влияют другие чувства, и прежде всего – обоняние. Вкус, который мы чувствуем, во многом определяется запахом того, что мы едим. Эксперименты показали, что испытуемые с заткнутым носом и повязкой на глазах, полагаясь исключительно на чувство вкуса, не смогли отличить друг от друга яблоко, картофель и лук [4].
В 2007 году Малика Оврэ и Чарльз Спенс опубликовали статью [5], где утверждали, что, если то, что мы едим, сильно пахнет, мозг решает, что это вкус, а не запах, даже несмотря на то, что сигналы идут от носа. Большая часть ощущений сосредоточена во рту, поэтому мозг делает слишком широкое обобщение и предполагает, что оттуда идут вообще все сигналы, и соответственно их интерпретирует.
Мораль всего вышеописанного заключается в том, что, если вы не умеете готовить, у ваших званых ужинов есть шанс на успех, если гости будут ужасно простужены и захотят сидеть в темноте.
Давай почувствуй шум
(Как слух и осязание на самом деле связаны)
Слух и осязание связаны на самом базовом уровне. Вы когда-нибудь замечали, насколько приятно бывает чистить ухо ватной палочкой? Да? С темой раздела это никак не связано, я просто показал сам принцип. Мозг воспринимает прикосновения и звуки совершенно по-разному, при этом механизмы, которые он использует для их восприятия, имеют удивительно много общего.
В прошлом разделе мы говорили о вкусе и обонянии и о том, насколько часто они пересекаются. Стоит признать, что они действительно нередко выполняют схожие роли и нужны для распознавания различных продуктов, кроме того, они могут влиять друг на друга (в основном обоняние влияет на вкус). Но в первую очередь они связаны потому, что оба представляют собой химические чувства. Рецепторы, воспринимающие вкусы и запахи, срабатывают при наличии определенных химических веществ, например фруктового сока или мармеладных мишек.
Теперь посмотрим на осязание и слух – у них есть что-то общее? Когда в последний раз вы думали, что нечто было липким на слух? Или «пронзительным» на ощупь? Никогда, правда?
На самом деле неправда. Любители громкой музыки часто получают от нее чисто тактильное удовольствие. Вспомните о звуковых установках, которые встречаются в клубах, машинах, концертных залах, которые настолько усиливают в музыке басы, что ваши внутренности начинают дрожать. Когда звук достаточно силен или имеет определенную частоту, нередко начинает казаться, что он очень даже осязаем.
Слух и осязание относятся к механическим чувствам, потому что они активируются при помощи давления или физической силы. Это может показаться странным с учетом того, что слух явно связан со звуком. Однако звук на самом деле представляет собой колебания воздуха, которые достигают барабанной перепонки и заставляют ее, в свою очередь, колебаться. Эти колебания передаются в улитку во внутреннем ухе – орган, имеющий форму спирали и заполненный жидкостью. Таким образом звук попадает к нам в голову. Улитка – очень хитроумный орган, потому что она представляет собой длинную, изогнутую, наполненную жидкостью трубку. По ней идет звук, а форма улитки и физические свойства звуковых волн определяют, насколько далеко по трубке пройдут вибрации, вызванные звуком определенной частоты (которую измеряют в герцах, Гц). Изнутри трубку выстилает кортиев орган. Это скорее пласт, покрытый волосковыми клетками, которые представляют собой не волосы, а рецепторы.
Эти волосковые клетки реагируют на колебания в улитке и посылают сигналы в мозг. Внутри улитки расположена «карта частот». Области в самом начале улитки активируются в ответ на высокочастотные звуковые волны (то есть различные пронзительные звуки, например голос возбужденного младенца, надышавшегося гелием), в то время как «конец» улитки активируется в ответ на самые низкочастотные звуковые волны (очень глубокие басы, как если бы кит пел песни Барри Уайта). Области, расположенные между этими двумя концами улитки, реагируют на остальной спектр звуковых частот (от 20 до 20 000 Гц), доступный человеческому уху.
Улитку иннервирует восьмой черепной нерв, который называется преддверно-улитковый нерв. Он передает сигналы, идущие от волосковых клеток в улитке, в слуховую кору, которая отвечает за восприятие звуков. Она расположена в верхней части лобной доли. И то, из какой именно части улитки исходят сигналы, дает мозгу информацию о частоте звука, поэтому благодаря «карте» внутри улитки мы воспринимает звук определенной высоты. Очень умно на самом деле.
Беда в том, что подобная система, в которую входит очень нежный и точный сенсорный механизм, подвергающийся постоянной тряске, довольно хрупкая. Барабанная перепонка сама по себе состоит из трех крошечных косточек, расположенных особым образом. Ее очень легко повредить или разрушить жидкостью, ушной серой, травмами или чем-нибудь еще. Старение также приводит к тому, что ткани внутри уха становятся менее подвижными, ослабляя колебания, а отсутствие колебаний означает отсутствие звукового восприятия. Можно с уверенностью утверждать, что связанные с возрастом ухудшения в слуховой системе в равной степени вызваны как физикой, так и биологией.
Для слухового анализатора характерно множество ошибок и помех, например звон в ушах и аналогичные состояния, из-за которых мы слышим то, чего на самом деле нет. Это называется «эндоуральные явления» – звуки, у которых нет внешнего источника, возникающие из-за неполадок в слуховой системе (например, когда в важные для ее работы области попадает ушная сера или важные для ее работы мембраны становятся слишком твердыми). Они отличаются от слуховых галлюцинаций, потому что галлюцинации, как правило, появляются из-за патологической активности не в том месте, откуда исходят слуховые сигналы, а в более «верхних» областях мозга, где происходит их обработка. Как правило, при слуховых галлюцинациях люди «слышат голоса» (мы обсудим это позднее в разделе, посвященном психозам), но иногда они проявляются по-другому. Например, бывают музыкальные галлюцинации, когда человек слышит непонятную музыку, а при другом состоянии человек слышит неожиданные громкие удары и взрывы, что называется «синдром взрывающейся головы», который попадает в категорию «состояния, название которых гораздо страшнее их сути».
Тем не менее мозг все же проделывает невероятную работу, переводя колебания воздуха в яркие и сложные слуховые ощущения, которые мы испытываем каждый день.
Итак, слух – это механическое чувство, которое возникает в ответ на колебания и физическое давление, вызванное звуком. Осязание – еще одно механическое чувство. Мы можем почувствовать давление на кожу благодаря специальным механорецепторам, расположенным в ней повсюду. Сигналы из рецепторов идут по специальным нервам в спинной мозг (кроме сигналов от рецепторов головы – их переносят черепные нервы), где перенаправляются в головной мозг и попадают в соматосенсорную кору в теменной доле – она различает, откуда пришел сигнал, и позволяет нам соответствующим образом их воспринять. Кажется, что все устроено очень бесхитростно, но это не так.
Во-первых, у того, что мы называем осязанием, есть несколько составляющих, каждая из которых вносит свой вклад в конечное чувство. Помимо физического давления, есть еще вибрация, температура, растяжение кожи, а иногда даже боль, и для каждого этого ощущения есть свои собственные рецепторы, расположенные в коже, мышцах, внутренних органах или костях. Все вместе это образует соматосенсорную систему (почему соматосенсорная кора так и называется), и по всему нашему телу идут нервы, которые ее обслуживают. Для восприятия боли, или ноцицепции, есть особые рецепторы и нервные волокна.
Единственный орган, в котором нет болевых рецепторов, – это сам мозг – он отвечает за получение и обработку сигналов о боли. Согласитесь, что, если бы мозг мог чувствовать боль, это было бы странно, как если бы вы пытались позвонить себе со своего же номера и ждали бы, что кто-нибудь возьмет трубку.
Интересно, что тактильная чувствительность не одинакова – различные части тела по-разному реагируют на одно и то же воздействие. Подобно моторной коре, о которой мы говорили в предыдущей главе, нейроны в соматосенсорной коре расположены в виде карты тела, в соответствии с областями, откуда они получают информацию. Существуют области, отвечающие за обработку информации, идущей от ноги, от руки и так далее.
Пропорции областей на этой карте не совпадают с пропорциями тела. То есть размер области, отвечающий за обработку полученной от какой-либо части тела информации, совсем не обязательно соответствует размеру этой части. Корковые представительства грудной клетки и спины в соматосенсорной коре совсем маленькие, а вот рукам и губам отведено больше места. Некоторые части тела гораздо более чувствительны к прикосновениям, нежели другие. Например, подошвы не особо чувствительны, что логично, потому что с практической точки зрения было бы не очень хорошо чувствовать пронзительную боль каждый раз, когда ты наступаешь на камушек или сучок. В то же время области соматосенсорной коры, ответственные за обработку информации от рук и губ, непропорционально большие, потому что руками и губами мы делаем очень мелкие движения и нам важны тончайшие ощущения, возникающие в них. Как следствие, они очень чувствительны. То же относится и к гениталиям, но давайте не будем углубляться в эту тему.
Ученые измеряют чувствительность при помощи специального инструмента с двумя зубчиками. Они тыкают им в человека и смотрят, при каком минимальном расстоянии между зубчиками человек все еще чувствует два раздельных прикосновения [6]. Кончики пальцев особенно чувствительны, почему и был разработан шрифт Брайля. Однако есть и некоторые ограничения: буквы в шрифте Брайля представляет собой набор отдельных бугорков, так как кончики пальцев недостаточно чувствительны, чтобы различать буквы алфавита в тексте обычного размера [7].
Осязание, так же как и слух, можно «обмануть». Наша способность узнавать предметы на ощупь частично связана с тем, что наш мозг знает, как расположены пальцы. Если прикоснуться к чему-то маленькому (например, стеклянному шарику) указательным и средним пальцем, то можно почувствовать, что это один предмет. Однако если скрестить пальцы и закрыть глаза, то станет казаться, что это скорее два разных предмета. Между ответственной за обработку информации о прикосновениях соматосенсорной корой и моторной корой, отвечающих за движения пальцев, нет прямой связи. К тому же если глаза закрыты, то и от зрения не поступает информация, которая могла бы опровергнуть неправильный вывод, сделанный мозгом. Это известно как иллюзия Аристотеля.
Итак, осязание и слух имеют много общего. По данным, полученным в новейших исследованиях, связь между этими двумя чувствами может быть гораздо более фундаментальной, чем считалось раньше. Мы всегда понимали, что слуховые способности и повышенный риск глухоты связаны с определенными генами, а в исследовании 2012 года, которое провел Хеннинг Френзель со своей командой [8], было показано, что гены также влияют на тактильную чувствительность, причем, что интересно, у людей с тонким слухом хорошо развито осязание. Соответственно те люди, которые из-за своих генетических особенностей плохо слышали, также с большей вероятностью хуже чувствовали прикосновения.
Хотя в этой теме остается еще много неизученных вопросов, уже сейчас можно с уверенностью предполагать, что и слух, и осязание базируются на одинаковых мозговых механизмах, поэтому глубинные проблемы, которые влияют на одно, в конечном счете затрагивают и другое. Возможно, это и не самое логичное сочетание, но оно определенно идет в одном ряду с взаимодействием с обонянием и вкусом, о котором мы говорили в предыдущем разделе. Судя по всему, мозг склонен группировать наши ощущения чаще, чем это нужно. Однако, с другой стороны, выражение «чувствовать ритм» можно понимать гораздо буквальнее, чем принято думать.
Иисус вернулся… в виде куска жареного хлеба?
(Чего вы не знали о зрительной системе)
Что общего у жареного хлеба, тако, пиццы, мороженого, банки джема, бананов, соленых крендельков и чипсов? На всех них находили изображение Иисуса (честное слово, поищите об этом что-нибудь в интернете). Хотя для этого не обязательно нужны продукты – лицо Иисуса часто видят на деревянных предметах, покрытых лаком. И не обязательно Иисуса, иногда изображают и Деву Марию. Или Элвиса Пресли.
На самом деле в мире есть миллионы и миллиарды предметов, на которых хаотично расположены более темные и светлые участки. По чистой случайности сочетание этих пятен иногда напоминает известное изображение или лицо. А если это лицо принадлежит известной личности, обладающей сверхъестественными свойствами (для многих Элвис относится к этой категории), то такое изображение вызывает сильную реакцию и привлекает много внимания.
Удивительно (с научной точки зрения), что даже те, кто знает, что это всего лишь поджаренный на гриле хлеб, а не воплощение Мессии, все же видят его лицо. Любой сможет его там увидеть, даже если будет сомневаться в происхождении этого изображения.
Человеческий мозг ставит зрение над всеми остальными чувствами, и зрительная система может похвастаться впечатляющим количеством странностей. Как и с другими чувствами, идея, что глаза регистрируют все происходящее вокруг нас и в неизменном виде передают эту информацию в мозг, невероятно далека от истины*.
Многие специалисты по нейронаукам утверждают, что сетчатка – это часть мозга, поскольку развивается из той же ткани и напрямую с ним связана. Глаз воспринимает свет, проходящий через зрачок и хрусталик, расположенные в его передней части. Свет попадает на сетчатку, расположенную в его задней части. Сетчатка – это сложно устроенный слой из фоторецепторов, специальных нейронов, реагирующих на свет, некоторые из которых активируются всего-навсего полудюжиной фотонов (фотоны – это отдельные «частицы» света). Такая чувствительность очень впечатляет. Это как если бы система безопасности в банке срабатывала из-за того, что кто-то начал замышлять ограбление. Настолько чувствительные фоторецепторы нужны в основном для того, чтобы различать контрасты, свет и темноту, и называются «палочки». Они работают в условиях слабой освещенности, даже ночью. Яркий дневной свет перенасыщает их, и они становятся бесполезными – подобно ведру воды, которое пытаются перелить в подставку для яйца. Другие (дружественные к дневному свету) фоторецепторы реагируют на фотоны с определенной длиной волны, и так мы воспринимаем цвет. Они называются «колбочки». Благодаря им мы можем видеть окружающий мир в мельчайших подробностях. Однако для их активации нужно очень много света, и именно поэтому мы не различаем цветов при низком уровне освещенности.
Фоторецепторы распределены по сетчатке неравномерно. Где-то их больше, где-то меньше. В центре сетчатки расположена область, которая различает мелкие детали, а из большей части периферии мы получаем только размытые очертания. Так происходит из-за различий в концентрации и связях между определенными видами фоторецепторов в этих областях. Каждый фоторецептор связан с другими клетками (как правило, биполярными и ганглиозными), которые передают информацию от них к мозгу. Каждый рецептор является частью рецептивного поля (состоящего из всех рецепторов, связанных с одной клеткой-переключателем), которое покрывает определенную область сетчатки. Считайте, что это некое подобие вышек сотовой связи, которые получают и обрабатывают информацию от всех телефонов в зоне покрытия. Биполярные и ганглиозные клетки – это вышки, а рецепторы – телефоны, они и составляют рецептивные поля. Если на такое поле попадет свет, то за счет активации связанных с нею фоторецепторов активируется и определенная биполярная или ганглиозная клетка, и мозг об этом узнает.
Рецептивные поля на периферии сетчатки могут быть довольно большими, как ткань зонтика для гольфа, окружающая центральный стержень. Но из-за этого страдает точность: сложно понять, в какую именно точку на зонтике для гольфа упала капля дождя, – вы просто знаете, что капля дождя на него попала. К счастью, ближе к центру сетчатки вплотную друг к другу расположены более мелкие рецептивные поля, благодаря которым мы видим настолько ясно и отчетливо, что можем различать очень мелкие детали, например мелкий шрифт.
Как ни странно, только одна часть сетчатки различает мелкие детали. Она называется фовеа. Фовеа расположена в самом центре сетчатки и занимает менее одного процента ее площади. Если представить сетчатку в виде широкоэкранного телевизора, то фовеа могла бы стать отпечатком пальца в центре экрана. Остальная сетчатка дает нам более размытые очертания, расплывчатые фигуры и цвета.
Вам может показаться, что это бессмысленно, потому что все ведь видят мир ясно или отчетливо, ну разве что какая-нибудь катаракта этому помешает. Видеть при помощи сетчатки с подобным устройством – это как глядеть не с того конца в телескоп, сделанный из вазелина. Но, как бы это ни было пугающе, мы «видим», в самом буквальном смысле этого слова, именно так. Наш мозг проделывает блестящую работу, вычищая это изображение, прежде чем мы сознательно воспринимаем его. Самая зафотошопленная фотография – всего лишь грубые каракули, сделанные желтым карандашом, по сравнению с тем, как мозг полирует полученную нами зрительную информацию. Но как он это делает?
Глаза много двигаются, в основном для того, чтобы фовеа была направлена на те предметы в нашем окружении, которые мы хотим увидеть. В былые времена в экспериментах, регистрирующих движения глазного яблока, использовали специальные металлические контактные линзы*.
По сути, на что бы мы ни смотрели, глаз при помощи фовеа сканирует изображение как можно больше и как можно быстрее. Представьте себе прожектор, направленный на футбольное поле, причем этим прожектором управляет человек под действием практически смертельной дозы кофеина, и вы поймете, о чем речь. Полученная таким образом зрительная информация сопоставляется с менее детализированным, но все же полезным изображением, которое формируется в остальной части сетчатки. Мозгу этого достаточно, чтобы внести серьезные исправления и сделать несколько «догадок» о том, как все должно выглядеть, – в итоге мы видим то, что видим.
На первый взгляд это очень неэффективно, отводить такую большую роль столь маленькому участку сетчатки. Но если учесть, сколько мозгового вещества нужно для обработки сигналов, идущих от фовеа, то получится, что даже если всего лишь удвоить ее размер, так, чтобы она стала занимать более одного процента сетчатки, количество мозгового вещества, ответственного за обработку зрительной информации, увеличится настолько, что мозг станет размером с баскетбольный мяч.
В чем же заключается сам процесс обработки? Как мозг создает настолько детализированное изображение на основе довольно грубой информации? Фоторецепторы преобразуют световую информацию в нервные сигналы, которые идут к мозгу по зрительным нервам (по одному на каждый глаз)*. Зрительный нерв направляет информацию от глаз в несколько областей мозга. Сперва зрительная информация поступает в таламус, древнюю центральную станцию мозга, а оттуда распространяется далеко и широко. Часть информации идет в ствол мозга либо в структуру, называемую претектальным полем, которая расширяет или сужает зрачки в зависимости от степени освещенности, или же в верхнее двухолмие, которое управляет мелкими скачкообразными движениями глаз, то есть саккадами.
Если вы сосредоточитесь на том, как ваши глаза двигаются, когда вы проводите взглядом справа налево или наоборот, то заметите, что они перемещаются не одним плавным движением, а серией коротких рывков (чтобы понять, о чем речь, сделайте это медленно). Эти движения и есть саккады. Благодаря им мозг воспринимает целостное изображение, связывая быстрые последовательности «неподвижных» изображений, которые появляются на сетчатке после каждого рывка. С технической точки зрения мы на самом деле не видим, что происходит во время каждого рывка – они настолько быстрые, что мы этого не замечаем, подобно промежутку между кадрами в мультипликации. (Саккада – это одно из самых быстрых движений, доступных человеческому телу наряду с морганием и захлопыванием ноутбука, когда мама внезапно входит в вашу спальню.)
Дергающиеся саккады происходят каждый раз, когда мы переводим взгляд с одного предмета на другой. Когда мы отслеживаем какое-либо движение, наш глаз двигается плавно, как смазанный воском шар для боулинга. В дикой природе объект, движение которого вы отслеживаете, – это, как правило, добыча или угроза, поэтому вам надо видеть его все время. Глаз может плавно поворачиваться, только если отслеживает какое-то движение. Как только движущийся объект покидает наше поле зрения, глаза возвращаются при помощи саккад в исходное положение, что называется оптокинетическим рефлексом. В целом все это значит, что мозг может передвигать наши глаза плавно, но нередко просто не делает этого.
Почему, когда мы двигаем глазами, нам не кажется, что мир вокруг нас тоже движется? В конце концов, это выглядит одинаково, поскольку связано с изображениями на сетчатке. К счастью, мозг способен справиться с этой проблемой при помощи абсолютно гениальной системы. Мышцы глаз постоянно получают сигналы от органов равновесия, и системы восприятия движения в нашем внутреннем ухе используют их, чтобы отличить движения глаз от движения окружающего мира. Из этого следует, что, даже двигаясь, мы по-прежнему можем сохранять фокус на каком-либо предмете. Однако эту систему можно сбить с толку, поскольку иногда системы восприятия движения начинают посылать в наши глаза сигналы, когда мы не двигаемся. Это приводит к непроизвольным движениям глаз, они называются «нистагмы». Окулисты ищут их, когда оценивают состояние вашей зрительной системы, потому что нехорошо, если глаза дергаются без причины. Это значит, что в базовых системах, управляющих вашими глазами, что-то пошло не так. Для врачей и офтальмологов нистагм – это то же самое, что шум в двигателе для инженера, – возможно, это что-то совершенно безвредное, а может, и нет, – в любом случае этого быть не должно.
Вот что делает ваш мозг, просто решая, куда направить глаза. И мы еще даже не начали говорить о том, как обрабатывается зрительная информация.
Большая часть зрительной информации направляется в зрительную кору, расположенную в затылочной доле, в задней части мозга. У вас когда-нибудь бывало так, что вы ударялись головой и из глаз сыпались искры? Одно из возможных объяснений заключается в том, что из-за столкновения ваш мозг перекатывается внутри черепа и задняя часть мозга сталкивается с черепом, подобно чудовищной мухе, попавшей в подставку для яйца. Из-за этого сдавливаются и травмируются области, отвечающие за обработку зрительной информации. Их структура на короткое время нарушается. В итоге мы внезапно начинаем видеть странные цветные пятна и образы, напоминающие звезды, за неимением лучшего описания.
Сама зрительная кора состоит из нескольких слоев, многие из которых разбиты на еще более мелкие слои.
Первым делом информация от глаз попадает в первичную зрительную кору, которая организована в аккуратные «колонки», как стопки нарезанного хлеба. Эти колонки очень чувствительны к ориентации, то есть они реагируют только на линии с определенным углом наклона. С практической точки зрения это значит, что мы можем видеть края. Важность этого невозможно переоценить: края – это границы, а это значит, что мы можем распознавать отдельные объекты, фокусируясь именно на краях, а не на однородной поверхности, которая в основном и образует форму объекта. Также это значит, что мы способны отслеживать движение объектов по мере того, как различные колонки активируются в ответ на изменения в зрительном поле. Нам дано распознать отдельные объекты и их движение; увернуться от летящего на нас мяча, а не гадать, почему эта белая клякса становится все больше. Открытие чувствительности к ориентации настолько фундаментально, что Дэвид Хьюбел и Торстен Визель, совершившие его в 1981 году, получили Нобелевскую премию [9].
Вторичная зрительная кора отвечает за восприятие цвета. Она производит огромное впечатление, потому что на механизмах ее работы основана константность цветовосприятия. Красный предмет при хорошем и плохом освещении на сетчатке будет выглядеть по-разному, но вторичная зрительная кора, очевидно, может учитывать степень освещенности и решать, какого цвета «должен быть» объект. Это здорово, но не абсолютно надежно. Если вы когда-нибудь спорили с кем-нибудь о том, какого цвета определенный предмет (например, окрашена ли машина в темно-синий или черный цвет), то вы не понаслышке знаете, что происходит, когда вторичная зрительная кора впадает в замешательство.
Области, ответственные за обработку зрительной информации, распространяются по мозгу все дальше, и чем дальше они от первичной зрительной коры, тем более специфичными становятся по отношению к тем стимулам, которые должны обрабатывать. Они даже заходят в другие доли, например, в теменной доле есть области, необходимые для восприятия пространства, а в верхней части височной доли находится область, ответственная за распознание определенных предметов и лиц (с чего мы начали). У нас есть области мозга, которые специализируются на распознавании лиц, поэтому мы видим лица повсюду. Даже если на самом деле их нет, потому что это всего-навсего жареный хлеб.
И это только некоторые наиболее впечатляющие аспекты работы зрительной системы. Вероятно, важнее всего то, что мы можем видеть в трех измерениях, или, как выражаются дети, в 3D. Это серьезное дело, поскольку мозгу приходится создавать полноценное восприятие трехмерного пространства из обрывочных двумерных образов. Сама сетчатка – практически «плоская» поверхность и подходит для создания трехмерных изображений не лучше, чем школьная доска. К счастью, у мозга есть несколько хитростей, чтобы обойти это ограничение.
В первую очередь для восприятия объема у нас есть два глаза. На лице они расположены довольно близко, но все же они расположены достаточно далеко друг от друга и поэтому отправляют в мозг слегка различные изображения. На основе этих различий мозг создает впечатление глубины и пространства, которые мы в конечном счете и воспринимаем.
Восприятие пространства зависит не только от параллакса, возникающего вследствие бинокулярной диспаратности (это перевод того, что я только что сказал, в научную терминологию), поскольку для этого требуется два согласованно работающих глаза. Если вы зажмурите или прикроете чем-нибудь один глаз, мир не станет тут же плоским. Все потому, что мозг также извлекать информацию о глубине и расстоянии из свойств изображения с сетчатки. Например, есть такие признаки глубины, как перекрытие (одни предметы перекрывают другие), градиент текстуры (мелкие детали поверхности видны, когда она близко, а не далеко), линейная перспектива (видимые промежутки между предметами, расположенными вблизи от наблюдателя, как правило, больше, чем между предметами вдали; представьте себе длинную дорогу, которая сходится в одну точку) и так далее. Хотя глубину лучше всего воспринимать двумя глазами, мозг вполне неплохо может обходиться и одним. Человек с одним глазом по-прежнему может справляться с делами, для которых требуются точные манипуляции. Я когда-то знал успешного стоматолога, который видел только одним глазом, но без способности к восприятию глубины невозможно надолго задержаться на подобной работе.
Эти признаки, по которым зрительная система воспринимает глубину, используются в 3D-фильмах. Глядя на экран кинотеатра, вы неизбежно воспринимаете глубину, потому что все признаки глубины, которые мы обсудили, присутствуют. Однако до определенной степени вы все равно понимаете, что рассматриваете изображения на плоском экране, потому что именно это и происходит. Однако в 3D-фильмах используются два немного различных потока изображений, наложенных один на другой. 3D-очки фильтруют эти изображения – одна линза отфильтровывает одни изображения, вторая – другие. В итоге изображения, попадающие в каждый глаз, слегка отличаются друг от друга. Мозг воспринимает это как глубину, и неожиданно предметы начинают выступать из экрана, а нам приходится платить за билет двойную цену.
Из-за крайне сложного устройства процессов, идущих в зрительной системе, ее можно одурачить множеством способов. Феномен «Иисус на куске жареного хлеба» возникает из-за того, что в височной доле есть область, ответственная за восприятие и обработку лиц, потому все, что хоть немного напоминает лицо, будет воспринято как лицо. Кроме того, в дело может вмешаться система памяти и подсказать, знакомое это лицо или нет. Из-за другой распространенной иллюзии два совершенно одинаково окрашенных предмета выглядят по-разному на разном фоне. Это происходит вследствие того, что вторичная зрительная кора оказывается сбита с толку.
Мозг на самом деле не очень хорошо справляется с неопределенностью, поэтому он наводит порядок в том, что следует воспринимать, просто выбирая одну возможную интерпретацию. Однако он может передумать, потому что решений на самом деле два.
На нескольких страницах совершено невозможно охватить всю сложность зрительной системы, но мне показалось, что стоит попытаться это сделать, потому что зрение – это невероятно сложный неврологический процесс, от которого сильно зависит наша жизнь, а люди вообще о нем не задумываются, пока оно не начинает сдавать. Считайте, что в этом разделе описана лишь верхушка айсберга нашей зрительной системы – в ее глубине скрыто намного больше.
Почему у вас уши горят
(О силе и слабости человеческого внимания и о том, почему вы не можете перестать подслушивать)
Наши органы чувств дают огромное количество информации, однако мозг, несмотря на все свои старания, не может со всей этой информацией справиться. А почему вообще он должен? Сколько информации по-настоящему имеет отношение к делу? Работа мозга требует невероятно много ресурсов, и использовать их, только чтобы полностью сосредоточиться на пятне засыхающей краски, было бы пустым расточительством. Мозгу приходится выбирать и отбирать, на что следует обращать внимание. Поэтому мозг способен направлять восприятие и сознание на то, что покажется ему интересным. Это и есть внимание, и от того, как мы им пользуемся, сильно зависит то, что мы видим вокруг себя. Или, что важнее, не видим.
В исследованиях внимания есть два важных вопроса. Первый: каков объем внимания? Сколько объектов мозг на самом деле может охватить вниманием, прежде чем наступит перегрузка? Второй: от чего зависит, куда будет направлено внимание? Если в мозг постоянно поступает сенсорная информация, то что такое особенное должно быть в определенном стимуле, что выделит его среди других?
Давайте начнем с объема. Большинство из нас замечали, что объем внимания ограничен. Возможно, вы попадали в ситуацию, когда с вами пытались говорить несколько человек сразу, «сражаясь» за ваше внимание. Это очень раздражает и, как правило, приводит к тому, что ваше терпение лопается и вы кричите: «Говорите по очереди!»
Ранние исследования, например эксперименты, проведенные в 1953 году Колином Черри [10], показали, что объем внимания удручающе мал. В экспериментах использовалась методика под названием «дихотическое прослушивание». Испытуемым надевали наушники и подавали разные звуковые дорожки (как правило, последовательности слов) на каждое ухо. Им говорили, что они должны повторять слова, которые слышат одним ухом, затем их спрашивали, могут ли они вспомнить слова, услышанные другим ухом. Большинство вспоминали, были ли эти слова произнесены мужским или женским голосом, но больше ничего. Люди даже не помнили, на каком языке говорил диктор. Получается, что объем внимания очень ограничен: его хватает только на одну звуковую дорожку.
Эти и подобные им результаты привели к созданию модели внимания, которая называется «модель бутылочного горлышка». Она предполагает, что вся информация, поступающая в мозг от органов чувств, фильтруется через некое «узкое место», возникающее благодаря работе внимания. Представьте себе телескоп: он дает в мельчайших подробностях разглядеть небольшой кусочек пейзажа или небо. Однако, кроме этого кусочка, через телескоп больше ничего не видно.
Дальнейшие эксперименты изменили представления о внимании. В 1975 году Фон Райт со своей исследовательской группой приучили испытуемых ожидать удара током при звуке определенных слов. Затем испытуемые выполняли задание на дихотическое прослушивание. Та звуковая дорожка, на которую не надо было обращать внимания, содержала слова, после которых обычно следовал удар током. При звуке этих слов испытуемые проявляли сильную реакцию страха. Таким образом, их мозг, очевидно, все же обращал внимание на «другую» дорожку. Однако эти слова не попадали на уровень сознания, то есть испытуемые не знали, что слышали их. Модели бутылочного горлышка оказываются несостоятельными перед лицом подобных данных, потому что оказывается, что люди все же способны воспринимать и обрабатывать стимулы, находящиеся «за пределами» предполагаемых границ внимания.
Этот эффект можно увидеть и в менее клинической обстановке. В заголовок этого раздела попало выражение «уши горят». Как правило, человек использует его, когда узнает, что другие его обсуждали. Это случается нередко, например на свадебных торжествах, прощальных вечеринках, спортивных мероприятиях и в других социальных ситуациях, когда множество людей разбивается на мелкие группы и при этом все одновременно говорят. В какой-то момент, когда вы увлеченно беседуете о ваших совместных интересах (о футболе, выпечке, сельдерее – да о чем угодно), кто-то в пределах слышимости произносит ваше имя. Этот человек не принадлежит к той группе, с которой вы сейчас общаетесь. Возможно, вы вообще не знали, что он там стоит. Но он произнес ваше имя, а потом сказал «полная бездарность», и вы неожиданно перестаете вникать в беседу, которую только что вели, и начинаете вслушиваться в другой разговор.
Если бы внимание было настолько ограниченно, как следует из модели бутылочного горлышка, то все это было бы невозможно. И очевидно, что это не так. Такое явление называется «эффект вечеринки с коктейлями», и профессиональные психологи любят поизощряться.
Ограничения теории бутылочного горлышка привели к образованию ресурсной модели, которую обычно связывают с опубликованной в 1973 году работой Даниэля Канемана [11]. С тех пор ее развили многие исследователи. В то время как модели бутылочного горлышка утверждали, что существует один «луч» внимания, который перемещается, подобно лучу прожектора, туда, где он нужен, ресурсная модель подразумевает, что внимание – это скорее конечный ресурс, который можно разделять между несколькими потоками стимуляции (фокусами внимания) до тех пор, пока ресурсы не закончатся.
Обе модели объясняют, почему мультизадачность дается нам так трудно. Согласно моделям бутылочного горлышка, у вас есть единственный луч внимания, который постоянно перескакивает с одного задания на другое, крайне затрудняя их выполнение. Ресурсная модель разрешает вам распределять внимание между несколькими задачами одновременно, но только до тех пор, пока у вас хватает ресурсов, чтобы успешно с ними справляться, – как только ресурсов перестает хватать, вы теряете способность следить за происходящим. Ресурсы настолько ограниченны, что во многих ситуациях внимание действительно ведет себя подобно единому «лучу».
Но почему ресурсы ограничены? Одно из возможных объяснений заключается в том, что внимание тесно связано с рабочей памятью, где хранится информация, которая проходит обработку в нашем сознании. Внимание поставляет информацию на обработку, и если рабочая память «полна», добавить в нее еще информации сложно, а иногда даже невозможно.
Это в принципе верно для среднестатистического человека, но критически важную роль играет контекст. Множество исследований посвящено тому, как работает внимание, когда человек находится за рулем – недостаток внимания в этой ситуации может привести к серьезным последствиям. В Великобритании запрещено разговаривать за рулем по телефону, держа сам аппарат в руках. Исследование, проведенное в 2013 году в Университете Юты, показало, что, когда человек пользуется гарнитурой, качество его вождения страдает так же, как когда он держит в руках телефонную трубку, потому что в обоих случаях нужна одинаковая степень внимания [12].
Еще более тревожно, что из данных следует, что это не обязательно должен быть телефон: переключение радиостанции или беседа с пассажиром так же отвлекают вас. По мере того как автомобили и телефоны становятся все больше напичканными технологиями (с формальной точки зрения на данный момент не запрещено проверять электронную почту, находясь за рулем), возможности для отвлечения внимания стремительно растут.
Зная все это, вы можете задаться вопросом, как вообще можно вести автомобиль более десяти минут, не попав в страшную автокатастрофу. Дело в том, что мы говорим о сознательном внимании, возможности которого ограниченны. Как мы обсуждали, если делать что-то достаточно часто, мозг приспособится к этому, задействуя процедурную память, описанную в главе 2. Люди говорят, что могут делать что-то «не думая», так оно и есть. Для новичков вождение автомобиля может оказаться очень нервным и ошеломляющим опытом, но постепенно оно становится настолько привычным, что контроль над ним берут наши бессознательные системы, а осознанное внимание может быть направлено куда-то еще. Однако водить, совершенно не задумываясь, невозможно: для того чтобы учитывать все опасности и действия всех остальных участников дорожного движения, нужно участие сознания, потому что они все время меняются.
С неврологической точки зрения внимание обеспечивается работой многих областей мозга, одна из которых – уже известный нам рецидивист, префронтальная кора. Именно она отвечает за рабочую память. Еще одна связанная с вниманием область – это передняя часть поясной извилины, большой и сложной структуры, расположенной в глубине височной доли и частично теменной доли, где большой объем сенсорной информации проходит обработку и перенаправляется в области, ответственные за высшие психические функции, например сознание.
Элементы систем, управляющих вниманием, сильно разбросаны по мозгу, что приводит к определенным последствиям. В главе 1 мы видели, как высокоуровневые, отвечающие за сознание области мозга и примитивные «древние» структуры нередко мешают друг другу работать. То же самое характерно и для систем, управляющих вниманием.
Например, вниманием могут управлять как экзогенные, так и эндогенные стимулы. Или, простыми словами, у нас есть восходящие и нисходящие системы управления вниманием. Или, еще проще, наше внимание реагирует на то, что происходит либо снаружи головы, либо внутри. Оба вида управления характерны для эффекта вечеринки с коктейлем, когда мы направляем наше внимание на конкретные звуки, что называется «селективное слушание». Звук вашего имени неожиданно привлекает к себе ваше внимание. Вы не знали, что его сейчас произнесут, вы даже не осознавали, что его произносят, пока это не случилось. Как только вы услышали свое имя, то направили внимание к источнику звука, игнорируя все остальное. Внешний звук привлек ваше внимание, и это восходящий процесс управления вниманием, а ваше сознательное желание услышать побольше удерживает внимание на голосе говорящего – и это уже внутренний, нисходящий процесс, который возникает в отвечающих за сознание областях мозга*.
Тем не менее большинство исследований направлено на изучение зрительного внимания. Мы можем обратить взгляд на объект своего внимания и делаем это, физически поворачивая глаза. К тому же мозг использует преимущественно зрительную информацию. Это очевидный предмет исследований, благодаря которым ним мы многое узнали о механизмах работы внимания.
Фронтальные глазодвигательные поля, расположенные в лобной доле, получают информацию от сетчатки и на ее основе создают «карту» поля зрения. Этот процесс поддерживается и усиливается при помощи данных о пространственном положении, полученных от теменной доли. Если в нашем поле зрения происходит что-то интересное, эта система очень быстро поворачивает наши глаза в нужном направлении, и мы видим, что там. Это называется явная, или «целевая», ориентировка внимания, потому что у вашего мозга есть цель: «Я хочу на это посмотреть». Допустим, вы видите вывеску, которая гласит: «СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ! БЕКОН БЕСПЛАТНО!» После этого вы направляете внимание прямо на нее, чтобы понять, что нужно сделать, чтобы получить бесплатный бекон. Мы сознательно направляем внимание – это нисходящий процесс. Параллельно с ним запускается еще один процесс, который называется «скрытая ориентировка внимания» и является скорее восходящим. Скрытая ориентировка внимания срабатывает, когда происходит нечто значимое с биологической точки зрения (например, где-то недалеко рычит тигр или ветка дерева, на которой вы стоите, издает треск). Ваше внимание автоматически направляется туда прежде чем области мозга, отвечающие за сознание, вообще поймут, что что-то случилось, поэтому этот процесс восходящий. Он направлен на те же зрительные и слуховые стимулы, что и другой процесс, но опирается на иной набор нервных процессов в других областях мозга.
Судя по имеющимся данным, самое широкое признание получила модель, согласно которой при обнаружении чего-то потенциально важного задняя теменная кора (о которой мы упоминали в связи с обработкой зрительной информации) отвлекает внимание от того, на что оно сейчас было направлено, подобно тому, как родитель выключает телевизор, когда хочет, чтобы его ребенок вынес мусор. После этого верхнее двухолмие, расположенное в среднем мозге, перенаправляет внимание на требуемую область, так же как родитель отводит своего ребенка на кухню, где стоит мусорное ведро. После этого подушка таламуса реактивирует систему внимания, подобно тому, как родитель подталкивает ребенка к двери, всунув ему в руку мешок с мусором, чтобы он наконец-то все выкинул.
Этот процесс может взять верх над нисходящим процессом осознанной целенаправленной ориентировки внимания – это своего рода инстинкт выживания. Расплывчатая фигура, попавшая в ваше поле зрения, может оказаться крадущимся хищником или занудным коллегой, который говорит только о своем грибке стопы.
Чтобы привлечь наше внимание, этим зрительным стимулам даже не надо попадать в фовеа, главный центральный участок сетчатки. Как правило, чтобы направить куда-то зрительное внимание, нужно повернуть в ту сторону глаза, но не обязательно. Наверное, вы слышали о «периферическом зрении», когда вы не смотрите на вещи прямо. Если вы, работая за компьютером, уголком глаза замечаете какую-то движущуюся фигуру, и, судя по размеру и положению, это огромный паук, возможно, вам не захочется разглядывать ее, особенно если это действительно паук. Вы продолжаете печатать, но теперь очень внимательно отслеживаете малейшее движение в углу, на случай, если что-то вдруг появится (в глубине души вы надеетесь, что ничего больше не будет). Это показывает, что фокус внимания не связан непосредственно с той точкой, куда направлен взгляд. Точно так же, как и со слуховой корой, в данном случае мозг может выбирать, на какой части поля зрения сфокусироваться, и глаза не обязательно должны двигаться, чтобы это произошло. Может показаться, что восходящие процессы преобладают, но этим дело не исчерпывается. Система ориентировки на стимулы берет верх над системой внимания. На самом деле именно мозг нередко решает, что является «значимым» в данном контексте. Громкий взрыв в небе, несомненно, можно считать чем-то значимым, но если вы выходите на прогулку 9 мая (или, если вы американец, 4 июля), то отсутствие взрывов в небе будет более значимым, потому что мозг ожидает, что будет салют.
Майкл Познер, одна из главных фигур в области исследований внимания, разработал экспериментальную методику, которая заключается в том, что испытуемые должны замечать на экране целевой стимул. Перед целевым стимулом появляется подсказка о его местоположении, которая может быть верной и неверной. Если испытуемым надо было отслеживать всего лишь две подсказки, они начинали испытывать затруднения. Внимание можно распределить между разными модальностями (например, одновременно выполнять задания на зрение и на слух), но, как правило, при этом люди неспособны выполнять что-нибудь сложнее простой задачи на обнаружение. Некоторые люди могут выполнять два задания одновременно, если в одном из них они достигли достаточного мастерства. Например, опытная машинистка, печатая, может решать математические примеры. Или, если вернуться к одному из использованных нами примеров, опытный водитель, управляя автомобилем, может поддерживать обстоятельную беседу.
Внимание вообще способно на многое. Одно широко известное исследование, проведенное на добровольцах в Уппсальском университете [14], показало, что при предъявлении изображений, на которых были змеи и пауки, у испытуемых потели ладони, причем изображения присутствовали на экране менее, чем одну трехсотую долю секунды. Как правило, для того, чтобы зрительный стимул попал к нам в сознание и мы могли бы его узнать, мозгу требуется около половины секунды. Таким образом, реакция на изображения змей и пауков появлялась у испытуемых менее чем за одну десятую часть времени, необходимого для того, чтобы их «увидеть». Мы уже выяснили, что система неосознанного внимания реагирует на биологически значимые стимулы и что мозг настроен на то, чтобы замечать все вероятные опасности (в ходе эволюции мозг, видимо, получил склонность бояться таких естественных угроз, как всякие разные восьминогие и безногие твари). Этот эксперимент отлично показывает, как внимание замечает что-то и немедленно оповещает об этом те части мозга, которые запускают соответствующую реакцию, еще до того, как сознание даже успеет сказать: «А? Что?»
В других ситуациях внимание может пропустить что-нибудь очень важное и заметное. Возвращаясь к примеру с автомобилем, если уделять собеседнику слишком много внимания, то можно пропустить что-нибудь очень важное, предположим пешехода (или, что гораздо хуже, не пропустить его). В 1998 году Дэн Саймонс и Дэниэл Левин привели этому яркий пример [15]. В их исследовании экспериментатор с картой в руках подходил к случайному прохожему и спрашивал у него дорогу. Пока прохожий разглядывал карту, между ним и экспериментатором проносили дверь. В считаные мгновения, пока дверь перекрывала прохожему обзор, экспериментатор менялся местами с человеком, который был на него совсем не похож или имел совсем другой голос. Почти в половине случаев люди, объясняющие по карте дорогу, не замечали никаких изменений, даже если подмена произошла спустя несколько секунд после того, как они поговорили с экспериментатором. Это явление известно как «слепота к изменению», когда наш мозг оказывается неспособен отследить значимое изменение в том, что мы видим, если наше поле зрения прервали на время.
Это исследование известно как «эксперимент с дверью».
Ограниченность человеческого внимания по-настоящему сильно влияет на науку и технику. Например, кажется, что летчикам вместо стандартной приборной панели подходит дисплей, проецирующий приборы самолета или космического корабля непосредственно на ветровое стекло или фонарь кабины. Благодаря такому экрану им не придется глядеть вниз, чтобы увидеть показания приборов, а значит, не надо будет отвлекаться от того, что происходит снаружи. Так гораздо безопаснее, верно?
На самом деле, нет. Оказалось, что если проекционный дисплей лишь слегка перенасыщен информацией, это перегружает внимание летчиков [16]. Они могут смотреть сквозь экран, но при этом ничего не видеть. Известны случаи, когда в итоге пилоты приземляли свой самолет на крышу другого самолета (слава богу, только в симуляторах). NASA потратило уйму времени и сотни миллионов долларов на то, чтобы сделать проекционные дисплеи максимально пригодными к использованию.
Это лишь несколько из множества серьезных ограничений человеческого внимания. Тем не менее вам все равно наверняка захочется возразить мне. И если вы станете спорить, значит, вы невнимательно читали эту главу. К счастью, теперь мы знаем, что вас за это нельзя винить.