Персональный компьютер и человеческий мозг
Вы стали работать в лаборатории физиологии зрения под руководством известного учёного, профессора В.Д. Глезера (1923—2014). Расскажите, пожалуйста, о Вашей совместной работе.
Совместная работа с Вадимом Давыдовичем – это несколько десятилетий моей жизни. Я пришёл к нему в качестве аспиранта. Он был научным руководителем моей кандидатской диссертации, научным консультантом докторской диссертации, соредактором с В.В. Волковым моей первой монографии по «Визоконтрастометрии» 1985 года. В 1988 году Вадим Давыдович ушел с должности заведующего лабораторией, т.к. именно в те годы в системе Академии наук действовали инструкции, согласно которым учёные пенсионного возраста (после 65 лет) не могли занимать административные должности.
С профессором В.В. Волковым
В.Д.Глезер одобрил мое назначение его преемником. До последних дней своей жизни он оставался главным научным сотрудником лаборатории. Даже в 80 лет он был очень активным, деятельным, энергичным человеком и вплоть до 90-летнего возраста играл важную роль в жизни как лаборатории, так и всего Института.
Исследования Вадима Давыдовича, моего Учителя в области физиологии зрения, и сегодня остаются актуальными. Он занимался изучением каналов зрительной системы головного мозга. Занимался зрительной корой головного мозга. Создал модель модульной организации зрительной коры.
В.Д. Глезер исследовал, каким образом головной мозг обрабатывает визуальную информацию. Это именно то, чем лаборатория сейчас продолжает заниматься.
Вадим Давыдович ещё в годы моей аспирантуры стремился к тому, чтобы все сотрудники его лаборатории могли и хотели работать самостоятельно и нести ответственность за полученные результаты. Он почти не нагружал меня заданиями, связанными с помощью в его собственных исследованиях. В.Д. Глезер хотел видеть рядом с собой самостоятельных учёных, а не «помощников начальника».
Юрий Евгеньевич, более полувека Вашей жизни связаны с лабораторией физиологии зрения. Разумеется, в одном интервью мы, к сожалению, не сможем представить все Ваши научные работы, все проекты, в которых Вы принимали участие. Но всё-таки хотелось бы рассказать о самом главном, самом интересном, врезавшимся в Вашу память!
Чтобы решить эту задачу и рассказать читателям о том, чем же я занимался и занимаюсь все эти годы, предлагаю провести небольшой эксперимент. Кстати, наша научная дисциплина немыслима без экспериментов! Давайте сменим роли: позвольте теперь мне в течение короткого времени выступить в качестве интервьюера и задать Вам несколько вопросов!
Очень интересно услышать такое неожиданное предложение!
Первый вопрос будет простым: «Как Вы думаете, какой объём памяти Вашего домашнего или служебного компьютера займёт этот текст, наше с Вами интервью?»
Не больше ста килобайт.
А теперь следующий вопрос: «Какой объём памяти потребуется, если Вы захотите скачать из Интернета какой-либо видеоролик или даже полнометражный художественный фильм?»
Это несопоставимые величины! Видеоконтент, в любом случае, потребует нескольких гигабайт. Возможно, десятки гигабайт…
И третий вопрос: «Как Вы думаете, почему так много людей регулярно, порой даже ежегодно, обновляют свои компьютеры, покупают новые дисплеи, хотя имеющееся оборудование работает безупречно?»
Здесь не обходится без влияния маркетологов, эффекта рекламы… Но если говорить по сути, то потребность в новых, современных, дорогостоящих персональных компьютерах часто связана с новыми видеоиграми. Геймеры – одна из наиболее выгодных клиентских групп профильных магазинов. Новые игры часто требует нового компьютера, более совершенного «железа». Дисплеи тоже постоянно обновляются, их разрешение увеличивается. Как говорится, лучшее – враг хорошего! Поэтому новые покупки в этой сфере никак не связаны со сроком службы, с исправностью оборудования.
Ваши ответы на мои вопросы, как это ни парадоксально, могут помочь понять суть моей работы и деятельности моих коллег. Персональный компьютер можно сравнить с человеческим мозгом. Я не случайно спросил, какой объём памяти у Вашего компьютера занимает хранение текста, а какой – видеоматериала.
Какое это имеет отношение к нашему мозгу?
В мозгу всё устроено похоже: треть информационных и энергетических затрат нашего мозга уходит именно на обработку визуальной информации. Сложнейшие процессы, которые необходимы для этого, можно сравнить с работой компьютера по загрузке и воспроизведению видеоигр.
Смысл нашей работы можно сформулировать еще и так: мы изучаем, каким образом функционирует наш природный «персональный компьютер». Как он воспроизводит, обрабатывает, анализирует поступающую визуальную информацию. Этому я посвятил свою жизнь.
Не случайно, мы с Вами обратили внимание, что на гребне научно-технического прогресса в компьютерной сфере находится как раз отображение видеоконтента, в том числе компьютерных игр. Именно они требуют наиболее совершенные устройства. Думаю, мои коллеги, занимающиеся другими сферами научной деятельности, не обидятся, если я выскажу свое наблюдение, что физиология зрения тоже находится на острие научно-технического прогресса! Физиология зрения – одна из самых динамично развивающихся научных дисциплин.
При появлении на рынке нового супермощного компьютера – его можно приобрести, чтобы получать ещё больше удовольствия от компьютерных игр или решать какие-либо профессиональные задачи, например, в сфере дизайна. Принципиальное отличие нашего мозга от ПК состоит в том, что на нынешнем уровне развития науки «заменить» мозг у человека невозможно.
Речь и не идёт о том, чтобы попытаться «заменить» человеческий мозг. Искусственный интеллект проникает в разные области нашей жизни. Цель физиологов, занимающихся физиологией зрения, состоит в том, чтобы результаты наших исследований помогали человеку раскрыть потенциал нашего мозга с точки зрения обработки визуальной информации.
Это может быть актуально для людей различных профессий, чья работа связана с особой визуальной нагрузкой: лётчиков, водителей автотранспорта, машинистов поездов, капитанов речных и морских судов, военнослужащих, спортсменов и т.д. Подготовка этих специалистов, повышение их квалификации, профилактика профессиональных заболеваний немыслимы без использования результатов наших исследований. Изучение физиологических особенностей деятельности профессионалов различных сфер деятельности – неотъемлемая часть нашей работы. Работа с изображениями, обработка изображений вошли во все сферы нашей деятельности и в повседневный обиход офтальмологов.
Современные приборы, в том числе оптико-когерентная томография, пришли на помощь врачам-офтальмологам. Но это не значит, что взаимодействие физиологов с врачами-офтальмологами потеряло смысл. В любом случае, для окулистов важно разбираться не только в особенностях строения глаза и его патологиях, но и в работе коры головного мозга по обработке этой информации. Существует важнейшее направление в неврологии, офтальмологии, нейрохирургии – нейроофтальмология.
С врачами-офтальмологами мы были и остаёмся «в одной лодке». Но одновременно в последние годы мы стали активнее взаимодействовать с неврологами, нейрохирургами, психотерапевтами, клиническими психологами. Анализ восприятия пациентом зрительной информации помогает и в диагностике, и в лечении.
В комнате стоит стул…
Подготовка и защита кандидатской диссертации – важная веха в жизни каждого учёного. Расскажите, пожалуйста, об этом этапе Вашей жизни.
Как правило, аспиранту предлагает тему его научный руководитель. И я в этом плане не был исключением. У меня изначально было исключительное доверие к Вадиму Давыдовичу. Задолго до поступления в аспирантуру я заочно был с ним знаком. Ещё в 1961 году, будучи школьником, купил, а затем читал и цитирую до сих пор его монографию с И.И. Цуккерманом «Информация и зрение».
Поэтому к предложенной им теме – «изучить инвариантное к масштабным преобразованиям, а именно к изменениям размера, восприятие формы предмета», отнёсся с большим интересом. Теперь эта тема занимает важнейший раздел в области проводимых во всем мире когнитивных исследований. Поэтому до сих пор эта тема представляется мне актуальной. Кандидатская диссертация была мной защищена в 1975 году.
Не могли бы Вы пояснить, как восприятие формы предмета изменяется в зависимости от его размера?
Если быть точным, то форма самого предмета не изменяется от изменения размера в широких пределах, но картинка, которая отображается на нашей сетчатке, постоянно меняется. Размер изображения объекта наблюдения изменятся на сетчатке в зависимости от расстояния до предмета.
Чтобы всё стало понятно, давайте рассмотрим конкретный пример. В большой комнате стоит стул. В эту комнату входит человек и видит этот предмет. Если человек подойдет ближе, размер изображения на сетчатке глаза увеличится. Но понимание того, что это стул сохраняется.
Вроде бы здесь всё просто и очевидно. Но у наблюдателя не изменилось понимание того, что это тот же стул, который он увидел с противоположной стороны комнаты. В этом и состоит инвариантность восприятия формы изображения к изменению его размера.
Важно отметить, что человек не просто видит стул, но и может идентифицировать его в качестве предмета мебели. Это обеспечивают когнитивные процессы восприятия. Более того, мы не только видим стул, но и чётко понимаем его назначение. Мы знаем, каким образом его можно использовать. Если в комнате стоит стул, то очевидно, на него можно сесть, его можно придвинуть к столу и т.д.
Что является предметом изучения физиологов в контексте данного стула?
Каждый шаг человека по комнате, его приближение или отдаление от стула, его местоположение в комнате изменяет картинки, которые «проецируются» на нашей сетчатке! Кому-то это покажется очевидным, но это можно рассматривать и как маленькое чудо: мы отошли от стула – на сетчатке возникла маленькая картинка стула, подошли к стулу – большая картинка стула. Отошли от стула налево, потом – направо. Посмотрели на стул сбоку, сверху… Такие разные картинки!
А наш мозг «запутать» не получается! Он чётко определяет, идентифицирует предмет. Наш мозг понимает, что речь идёт либо об одном и том же стуле, либо о стуле вообще, о понятии «стул».
Конкретный стул мы воспринимаем инвариантно от размера его изображения на сетчатке. Но для нас важно, где он находится в поле зрения. Ведь на него надо сесть или его подвинуть и т.д. Вот такой «суперкомпьютер» находится в нашей голове! Цель диссертации, среди прочего, состояла в том, чтобы приблизиться к разгадке того, каким образом это происходит. Какие механизмы человеческого мозга позволяют решать эту сложную задачу?
Вы упомянули о том, что люди могут легко идентифицировать, распознать предметы вне зависимости от изменений их размера. Вы имеете в виду психически здоровых людей с нормальным уровнем интеллектуального развития? А какие процессы происходят в голове у человека с интеллектуальными, психическими нарушениями?
В моей диссертации рассматривались исключительно реакции здоровых людей. Но, разумеется, физиологи, изучающие зрение, уделяют пристальное внимание и пациентам с различными патологическими процессами головного мозга. Конечно, их реакция будет отличаться.
Если вернуться к нашему примеру… Опыт показывает, что даже пациенты с глубокими нарушениями умственного развития, как правило, могут идентифицировать в пространстве простые предметы и понять их назначение. У пациента может быть не развита речь. Он может не понимать обращённых к нему речевых сигналов. Но при этом, в большинстве случаев, такой человек тоже способен увидеть стул и понять, каким образом использовать данный предмет в повседневной жизни.
В данном случае коммуникация может происходить и без помощи речи. Скажем, реабилитолог подводит пациента к стулу, показывает ему, как именно им пользоваться, и эта информация может быть воспринята, зафиксирована в мозгу. В следующий раз, войдя в комнату, пациент сам поймёт, что перед ним находится предмет, на котором можно сидеть.
Эти исследования и эксперименты имеют огромное значение, когда речь идёт о реабилитации и обучении детей и взрослых с интеллектуальными и психическими нарушениями. Если мы понимаем, каким образом они воспринимают окружающий мир, чем они отличаются от нас, то этим людям можно наиболее эффективно помочь, способствовать их интеллектуальному развитию (насколько это возможно в силу объективных обстоятельств), повышению качества их жизни, развитию самостоятельности, навыков самообслуживания.
Беседуя с Вами, понимаешь, какое значение имеют физиологические исследования!
Изучение зрительной картины мира человека с особенностями развития – это один из «ключиков» к развитию интеллекта. Ведь наличие любых нарушений не означает, что человеческий мозг не может развиваться. Даже при глубочайших умственных нарушениях реабилитологи достигают прогресса в интеллектуальном развитии. Это становится поводом для радости и гордости пациента и его близких. Так и проявляется прикладное значение нашей научной дисциплины!
Например, если человек с инвалидностью способен самостоятельно определить стоящий в комнате стул, то можно постараться научить его решать более сложные задачи: разобраться в том, чем стул со спинкой отличается от табуретки. Можно дать задание найти в комнате эти два предмета, понять их отличия.
Как мы знаем, прогресс нередко происходит на стыке наук. Здесь соединяются физиология, неврология, психотерапия, психиатрия, специальная педагогика.
Зрительное восприятие человека зависит, среди прочего, от уровня социальных отношений, взаимодействия между людьми, в том числе с помощью речи. У людей с нарушением интеллекта и психическими патологиями эти социальные отношения нарушены, хотя их тоже можно развивать.
