Не вижу смысла

     Нейрофизиологи и психиатры давно знают, что восприятие глубины, направления, движения, выделение объектов из общего фона – результат работы мозга, а не органов чувств. Свидетельства об этом стали копиться в XX веке. Медицина достигла уровня, когда люди выживали после тяжелых черепно-мозговых травм и инсультов. Выяснилось, что часто их восприятие сюрреалистически меняется. Список агнозий – так нейропсихология называет подобные нарушения – читается как роман ужасов. Агнозия глубины – человек теряет представления о «дальше-ближе». Односторонняя пространственная агнозия – выпадает половина пространства, чаще левая: пациент не видит слева, не может повернуть налево. Предметная агнозия – неузнавание предметов: собаку можно не отличить от журнального столика, пока не залает. Прозопагнозия превращает все лица в незнакомые.

Новые открытия ученых ждали в 1990-х, когда до описания редких неврологических нарушений добрались популяризаторы. Благодаря бестселлерам вроде книги британского нейропсихолога Оливера Сакса «Человек, который принял жену за шляпу», к исследователям стали обращаться люди. Они утверждали: их восприятие устроено не так, как у других, с рождения.

Только с одним феноменом дело обстояло наоборот: уже в XX веке он ассоциировался не с кошмаром, а с творчеством. Его часто описывали в дневниках писатели, композиторы, художники: Римский-Корсаков, Кандинский, Набоков, Тесла, физик Ричард Фейнман, музыкант Билли Джоэл. Это синестезия (два греческих корня можно перевести как «соощущение»). Стандартное определение – «феномен возникновения ощущения определенной модальности при стимуляции другой модальности». Модальность – это одно из пяти чувств, которые при синестезии перекрещиваются. Человек может «видеть» музыкальные тональности или цифры в цвете. Испытывать сложные эмоции, касаясь разных поверхностей. Все эти соощущения реальны: это не ассоциации, не воображение и не следы детских воспоминаний. При функциональной магниторезонансной томографии (фМРТ) у синестетов четко видна спаренная активация зон мозга, отвечающих за разные ощущения.

Синестезия интересна еще и потому, что гипотезы, ее объясняющие, говорят о том, как в принципе наш мозг видит мир. Первая – неонатальная – предполагает, что в младенчестве все люди синестеты. Почему музыка заставляется нас испытывать радость и печаль? Почему красный кажется страстным, а серый – унылым? И как мы понимаем выражения «кислая физиономия» или «бархатный голос», если не синестетически, через смешение модальностей?

Каждый из нас появляется на свет с избытком нейронов, но скромным числом связей между ними. В первые месяцы жизни эти связи устанавливаются с космической скоростью. В возрасте от трех до семи лет процесс замедляется. Затем мозг устраивает себе зачистку – синаптический прунинг. Лишние связи уничтожаются, нейронные сети становятся «четче», эффективнее. Мы теряем воспоминания раннего детства, но получаем способность управлять вниманием и памятью, разделять ощущения.

Вторая гипотеза – нарушение ингибирования обратной связи. Непонятное название – ее минус. Плюс – возможность объяснить приобретенную синестезию. Такая тоже бывает: при приеме психоделиков вроде ЛСД или, хотя и редко, после инсультов.

В 2013 году доктор Том Швейцер (Tom Schweizer) из Торонто описал случай, когда пациент через девять месяцев после инсульта стал приходить в экстаз от звуков духовых инструментов, играющих основную тему «бондианы». Тоже довольно психоделический опыт. Рождается он, по мнению ученых, когда ассоциативные участки коры неправильно взаимодействуют с сенсорными и эмоциональными центрами. Ассоциативные участки – это, например, рабочая память в лобных долях и внимание в теменных. Их нейроны умеют принимать сигналы от всех сенсорных зон. Так пушистость, звук «мяу», умение драть мебель и слово «кошка» объединяются в единый образ. Обратный поток сигналов в норме гасят (ингибируют) специальные тормозные нейроны. Если этого не происходит, человек может принимать, к примеру, на зрительную кору сигнал от слуха. Это синестезия. Или воспринимать воспоминания и представления как действующие стимулы. Это галлюцинации.

Из изучения синестезии можно сделать два важных вывода. Во-первых, когда мы видим, слышим или ощущаем что-то, мы воспринимаем по большей части не «входной сигнал» из окружающего мира, а результат его обработки нашим мозговым «Интернетом». Во-вторых, этот результат может сильно отличаться от исходного сигнала.

Когда в приемную доктора Оливера Сакса приходят посетители, его ассистентка Кейт прикрепляет каждому бирку с именем. Это проще, чем напоминать: не обижайтесь, если доктор вас не узнает. Врач, заставивший мир зачитываться описанием клинических случаев агнозии, сам страдает ее разновидностью – прозопагнозией. Он не узнает лиц – даже собственное отражение в зеркале, если зеркало находится в публичном месте. Со зрением у Сакса все в порядке.

Отличать лицо от тысяч подобных – эксклюзивная способность рода Homo. Она появилась у нас около 2 млн лет назад. Наши предки Homo habilis (человек умелый) и Homo erectus (человек прямостоящий) не умели говорить, но прекрасно понимали, кто идет навстречу и какое настроение выражает мохнатой физиономией. В этом им помогала развитая правая височная доля мозга. Этот мощный визуальный процессор сравнивает полученный образ со всем, что хранится в долговременной зрительной памяти. Пульт управления процессором находится неподалеку в веретенообразной извилине (она же – латеральная затылочно-височная). Ее отдельные участки работают как детекторы. Реагируют на конкретный тип объектов. Один из них в англоязычной литературе так и зовется – fusiform face area (FFA), а длинно по-русски – участок распознавания лиц в веретенообразной извилине. Хотя, строго говоря, FFA не распознает лица, а только подает сигнал остальному мозгу: «Ага, кажется, это лицо!» Откликается детектор очень быстро – примерно через 120 миллисекунд, но не очень точно. Поэтому мы способны разглядеть лицо и в «профиле» скалы, и в пятнах на луне. А младенцы, которым еще не с чем сравнивать, будут улыбаться и нарисованной рожице.

Судя по числу публикаций, о врожденной прозопагнозии больше всех в мире знают Марлен Берманн (Marlene Behrmann) из Университета Карнеги и Меллон и Галия Авидан (Galia Avidan) из Университета Бен Гуриона. Результаты первого исследования, которые они опубликовали в 2007 году, показали: у страдающих прозопагнозией правая височная доля уменьшена в объеме. Но не спешите отправлять «прозопагнозиков» на предыдущую ступень эволюции. Уменьшенный объем органа чаще бывает не причиной дисфункции, а ее следствием. Чем не пользуются, то не растет.

Берманн и Авидан сначала предположили, что задействовать «визуальный процессор» мешает сломанная кнопка «пуск» – FFA. И ошиблись. Установить это удалось методом вызванных потенциалов. Это стандартные для всех людей всплески на ЭЭГ или МЭГ (магнитоэнцефалограмме), про которые давно известно, в ответ на какой стимул они появляются и в какой зоне коры. Восприятие лица первым делом вызывает потенциал N170 и его «магнитного» близнеца M170 – привет от FFA. Оба без проблем регистрировались у страдающих врожденной прозопагнозией.

Тогда ученые, как электротехники, разыскивающие обрыв в цепи, решили проверить все этапы распознавания лица. Получилась любопытная картина. Например, добровольцам с прозопагнозией предлагали тест, где нужно узнать знаменитость без ярких имиджевых черт. (То есть условный Михаил Боярский в тест не попал бы из-за шляпы и усов.) При этом у половины из добровольцев регистрировался потенциал N270, означающий, что в височной доле активировалась долговременная зрительная память. И эти люди справлялись с заданием лучше. Как будто они узнавали лица, но не понимали этого.

Действительно, чего не было у всех испытуемых с врожденной прозопагнозией, так это вызванного потенциала P600f – маркера, что информация добралась до семантических центров мозга. Так оформилась гипотеза о врожденной прозопагнозии как disconnection syndrome («синдроме разъединения»). Чтобы ее проверить, исследователи прибегли к высоким медицинским технологиям – диффузионной МРТ. Она измеряет скорость диффузии молекул воды через биологическую ткань. Диффузию тормозят миелиновые оболочки нервных волокон, соединяющих части мозга, – потому их хорошо видно на снимках. Берманн и Авидан обратили внимание на два нервных тракта. Нижний продольный пучок связывает веретенообразную извилину с височной долей и гиппокампом, который участвует в формировании памяти. Нижний лобно-затылочный направляется из затылочно-височной области к тем самым смысловым центрам в лобных долях. У «прозопагнозиков» волокон оказалось меньше, и их миелиновые оболочки выглядели менее плотными – как провода с плохой изоляцией.

Способность точно распознавать лица появляется у ребенка годам к шести и становится «взрослой» к десяти. Так что у врожденной прозопагнозии и синестезии может быть одна причина – сбой в программе раннего синаптического прунинга, который не оставляет лишние, а уничтожает нужные связи.

 Чем больше данных получают ученые о врожденных «мутациях» восприятия, тем яснее становится, как важна каждая ниточка в паутине связей, которую плетет мозг первые годы после рождения. Самый свежий пример – афантазия, или отсутствие зрительного воображения, которая была переоткрыта всего 13 лет назад.

Первое упоминание о людях, которые не могут представить перед мысленным взором какую-нибудь картину, появилось в научной литературе в 1880 году. Тогда объяснить этот феномен было невозможно, и о людях без воображения надолго забыли. О том, что такое возможно, заново узнали в 2003-м. К неврологу Адаму Зиману (Adam Zeman) из Эксетерского университета обратился 65-летний мужчина, после операции на сердце потерявший способность воображать. Стараясь воскресить в памяти какой-нибудь образ, он видел только темноту под веками. К сожалению, за несколько лет тестов Зиману не удалось выяснить причину его состояния. Скорее всего, это было локальное нарушение кровообращения, повредившее мозг. Зато благодаря уникальному пациенту нейропсихология стала ближе к пониманию того, как мы оперируем образами. А самое интересное Зимана ждало впереди. В 2010 году о его пациенте рассказал журнал Discovery. И сразу с ним связались больше 20 человек. Многие признавались: только из статьи они поняли: воображение – не фигура речи, а настоящее внутреннее видение. 

Когда мы воспринимаем реальный зрительный стимул, сигнал распространяется от первичной зрительной коры через височные доли к ассоциативным зонам мозга. Каждый визуальный образ рисует на этом большом пути собственный маршрут – паттерн активации. Если вы пытаетесь представить что-то, сигнал проходит обратный путь. Паттерны активации при этом будут те же (или гибридные, если вы сочиняете образ, а не просто вспоминаете), но сама активация – приглушенной. Иначе любое воспоминание превращалось бы в глюк – об этом упоминалось в истории про синестезию.

Сканирование мозга подопытных Зимана показало, что у них в этой цепи произошел обрыв. Зрительная кора не откликается на обратный сигнал от ассоциативных зон. Можно предположить, что это обрыв между смысловыми центрами мозга и центрами управления зрительной памятью в височных долях. Потому что даже самым закоренелым «афантастам» иногда снятся сны. То есть картинки из памяти могут прорваться в зрительные зоны, но человек не может управлять этим процессом в состоянии бодрствования. 

Тому, кто привык наблюдать мечты, воспоминания и демо-версии будущего на внутреннем мониторе, сложно представить такую жизнь. Как найти машину на парковке, если не можешь вспомнить, как выглядят парковка и машина? Опыт людей с афантазией утверждает: картинка – не единственный способ хранения и обработки зрительной информации.

В 2008 году Джоэль Пирсон (Joel Pearson) из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее придумал тест, чтобы узнать, хранятся ли вообще зрительные образы в мозге «афантастов». Их зрительное поле разделяли перегородкой – левый глаз не видел того, что правый. Затем одновременно каждому глазу показывали свою картинку: горизонтальные красные полоски или вертикальные зеленые. Вы удивитесь, но человек при этом видит не смесь узоров, а только один из них. Какой – выбирает мозг. В первый раз – с вероятностью 50 на 50. В следующие – как правило, то, что уже видел, не важно, глазами или воображением.

Пирсон попросил добровольцев перед исследованием пять дней по несколько секунд пытаться представить зеленые или красные полоски. Им упражнение казалось бессмысленным, как обычному человеку пытаться увидеть ультрафиолет. Но тренировка повлияла на результаты тестов. То есть они все же воображали, но без осознанного видения картинки.

Пока единственное теоретическое объяснение этому – в том, что «афантасты» используют для обработки образов старый зрительный путь. Он ведет от сетчатки глаз в верхнее двухолмие, часть среднего мозга – древней структуры, общей для всех позвоночных. Именно им пользуются пресмыкающиеся. У млекопитающих он оказался в тени развившихся полушарий, но не исчез. Верхнее двухолмие направляет зрительный сигнал в теменные доли мозга в обход первичной зрительной коры. С активностью этого маршрута связывают поразительное явление «видящей слепоты»: когда люди с повреждением зрительной коры, уверенные, что слепы, сохраняют способность обходить препятствия, уворачиваться от летящих предметов или засовывать письмо в щель почтового ящика. 

Еще зрительные образы можно конвертировать в концепции. Если человека с афантазией спросить, сколько окон в его доме, он не затруднится с ответом. Хотя никто в здравом уме не занимается подсчетом окон. Взаимодействие с местами и объектами в своей памяти «афантасты» обычно описывают как ощущение присутствия. Возможно, сформировать его помогает дорсальный зрительный путь – тот, что отвечает за положение в пространстве и не очень внимательно относится к цветам и очертаниям.

Помимо того, люди с афантазией показывают необычные результаты в тестах с вращением геометрических фигур. Дано: два изображения сложных трехмерных фигур, похожих на мутировавшие элементы «тетриса». Задача подопытного – определить: это две разные фигуры или одна и та же с разных ракурсов? Чем больше угол поворота, тем больше времени уходит на ответ. Ведь мы мысленно вращаем фигуру, ища нестыковки. Но «афантасты» умудрялись не только разгадать ребус быстрее, но и делать это за одно время, вне зависимости от величины угла. Видимо, концепции «вращаются» в уме быстрее образов.

 Мы находимся еще в самом начале исследования удивительных форм, которые может принимать человеческое восприятие. Так что вместо вывода я предложу вам посмотреть в окно или, скажем, изучить лица попутчиков в метро. И про себя поаплодировать искусному художнику, который прямо сейчас рисует для вас эту картину – вашему мозгу.