Визоконтрастометрия и нейрофизиологические механизмы пространственного зрения
Юрий Евгеньевич, хотелось бы поговорить о Вашей докторской диссертации, которую Вы защитили в 1987 году «Визоконтрастометрия и нейрофизиологические механизмы пространственного зрения». Знаю, что исследования по этой теме Вы продолжаете по сей день.
Проблемами пространственного зрения я занимался при подготовке кандидатской диссертации. Исследования были продолжены и существенно расширены, когда я работал над докторской диссертацией.
О каких нейрофизиологических механизмах Вы говорите?
Даже человек, имеющий начальные познания в физиологии, знает, что когда мы разгибаем руку – задействованы одни мышцы. Когда рука сгибается – работают уже другие мышцы. Разумеется, вся спортивная медицина – от подготовки профессиональных спортсменов до лечебной физкультуры – основана на прочном фундаменте физиологических знаний.
Это же можно сказать и, например, об искусстве балета. Чтобы научить будущих балерин «парить над сценой», педагоги-репетиторы должны разбираться в физиологии человеческого тела, знать, какую мышцу и в какой момент необходимо напрягать или расслаблять.
Аналогичным образом происходит изучение физиологии зрения. В моей докторской диссертации было показано, каким образом нейроны головного мозга реагируют на горизонтальные линии, каким образом – на вертикальные. Как наш мозг реагирует на тёмные предметы, как – на светлые. Каким образом наш мозг распознаёт различные географические формы.
Отличие от других областей физиологии состоит в том, что костная ткань, мышцы и сухожилия уже хорошо изучены за несколько тысяч лет. Начиная с Древней Греции и Древнего Египта! А когда началось изучение человеческого мозга? Первые – весьма робкие! – попытки были предприняты только во второй половине – в конце XIX века. В исторической перспективе это ничтожно малый срок. Поэтому в нашей сфере ещё много неизученного. Есть к чему стремиться будущим поколениям учёных!
Юрий Евгеньевич, не могли бы Вы пояснить, что такое визоконтрастометрия?
Визоконтрастометрия – это изучение влияния контраста изображения на восприятие объекта. Эта фраза звучит сухо и нейтрально. Давайте приведём понятный бытовой пример. В тёмное время суток водитель едет по шоссе. Его ослепляет встречная машина. Из-за этого на какое-то время контрастность изображения падает. Как Вы думаете, что может произойти в этой ситуации?
Если водитель неопытный, то может произойти авария. Во всяком случае, есть такая опасность.
Если говорить о зрении водителей автотранспорта, то контрастность существенно снижается не только из-за ослепления встречными автомобилями, но и различных погодных условий: тумана, снегопада, дождя и т.д. И главное: от аномалий рефракции, нарушений оптики глаза и рецепторного аппарата, от развития нейроофтальмологических заболеваний, при глаукоме, диабете, сотрясениях мозга и множества других заболеваний.
Измерения контрастной чувствительности является неспецифическим, но очень чувствительным тестом. Развитие методов измерения контрастной чувствительности явились важным разделом моей докторской диссертации.
Докторская диссертация – фундаментальное исследование, в котором рассматриваются самые разные вопросы физиологии зрения. Речь идёт о диагностике зрительных систем, об оптике глаза, о предметном зрении, которое характерно для человека и большинства представителей животного мира.
Что такое предметное зрение? Это удивительная способность мозга человека и животных выделять, идентифицировать отдельные предметы в окружающем мире. Об особенностях предметного зрения мы с Вами говорили на примере идентификации стула в комнате.
Способность к идентификации простых предметов заложена в нас и в наших братьях меньших генетически, на уровне инстинктов. Читатели газеты «Поле зрения» из числа «кошатников» прекрасно знают, что кошки очень любят сидеть на стульях, в креслах. То есть они не просто видят предметы мебели, но и точно осведомлены об их назначении. Острота зрения кошки в десять раз меньше, чем у человека. Кошка может видеть четко, только на расстоянии нескольких метров. Но с точки зрения обработки визуальной информации зрительные системы и кошек, и собак, и людей очень похожи.
Кто же научил кошку, что кресло и стул предназначены для того, чтобы на них сидеть?
Может быть, речь идёт о копировании поведения хозяев? Люди сидят на стульях – и кошка на них садится.
Поведение домашних животных, конечно же, связано и с людьми, с которыми они живут. Но наши братья меньшие также обладают инстинктами, обуславливающими работу их зрительной системы. Идентифицировать простые предметы в пространстве – один из таких инстинктов.
Кстати, далеко не все живые существа обладают предметным зрением. Вы задумывались когда-нибудь о том, как видит обыкновенная муха?
Признаться, никогда не задавал себе такой вопрос. Но, наверное, муха тоже обладает зрением. Во всяком случае, она понимает, когда её хотят отогнать рукой или газетой.
Муха обладает и зрительной системой, и головным мозгом. Правда, мозг у неё очень маленький, размером с маковое зернышко. И зрительная система – примитивная по сравнению с человеком и животными. Муха не способна хорошо различать окружающие предметы. Зато она прекрасно разбирается в движущихся текстурах поверхности, в гладких и шероховатых поверхностях.
И это важно для мухи! Видя шероховатую или гладкую поверхность, муха понимает, как ей правильно выпустить лапки, чтобы на этой поверхности закрепиться.
Но это ещё не всё! Муха не только хорошо видит текстуру различных поверхностей. Она также видит эти поверхности в динамике. Что происходит в тот момент, когда вы хотите отогнать муху рукой, газетой, мухобойкой или любым другим предметом? Для зрительной системы мухи нет ни малейшей разницы, какой именно предмет направляется по направлению к ней.
Любой предмет для мухи – это просто поверхность, которая находится в статичном состоянии или в движении. Вот такие два варианта! При этом муха не только видит поверхность, которая к ней приближается, но и может оценить скорость этого приближения. Быстрым движением руки Вы пытаетесь отогнать или убить муху. Но её зрительная система позволяет оценить скорость – и успешно от Вас улететь! В мире природы всё продумано и всё логично!
Ваша докторская диссертация, Ваши научные работы посвящены зрительной системе человека. Но, наверное, не случайно в нашей беседе Вы приводили примеры из мира природы.
Чтобы разобраться в зрительной системе человека – а мы называем себя венцом природы! – необходимо понять, как же устроены более примитивные зрительные системы.
Одна из особенностей Вашей докторской диссертации: описание восприятия человеком движущихся изображений. Не могли бы Вы рассказать об этих исследованиях?
Так сложилось, что и врачи-офтальмологи, и коллеги-физиологи, в основном, изучают восприятие стационарных объектов. Мне захотелось изменить эту ситуацию.
Почему Вы считаете, что это важно?
Интересные мысли часто приходят неожиданно. Так было и у меня. Зимой я ехал на трамвае по Биржевому мосту через Малую Неву. И заметил стоящее на речном льду ведро. Возможно, оно принадлежало какому-то рыбаку. Мой взгляд сфокусировался на ведре, которое я видел через столбики ограды моста. Я смотрел на ведро, а трамвай в это время двигался по мосту.
Чем же Вас вдохновило стоящее на льду ведро?
Меня вдохновило не само ведро, а оптический эффект, который проявился при взгляде на него. Столбики ограды немного искривились, хотя я прекрасно понимал, что на самом деле они прямые. Если я бы стоял на мосту, то я мог бы видеть это ведро через прямые столбики ограды. А при движении – через искривлённые.
Сразу же встал вопрос: какие же процессы происходят в человеческом мозгу, что при движении мы видим предметы именно так. Я решил замерить эти искривления. Был проведен ряд экспериментов, проведена математическая обработка. Я стал заниматься вопросами восприятия движущихся изображений.
С членом-корреспондентом РАН М.М. Мирошниковым и профессором В.В. Волковым
Работая над докторской диссертацией, Вы активно взаимодействовали с кафедрой офтальмологии Военно-медицинской академии, которая в настоящее время носит имя профессора В.В. Волкова. В те годы Вениамин Васильевич был её руководителем. Не могли бы Вы рассказать о Вашей совместной работе?
Мы познакомились с Вениамином Васильевичем в 1973 году. Регулярно виделись на научных конференциях, и в Институте физиологии, и в Военно-медицинской академии. В 1980 году я выступил с докладом на конференции в Военно-медицинской академии, где докладывал об изучении восприятия движущихся объектов.
Тема заинтересовала В.В. Волкова. Он высказал мнение, что необходимо вести эту работу и на его кафедре. В частности, профессор В.В. Волков познакомил меня с доцентом Л.Н. Колесниковой, с которой мы стали совместно работать.
Зрение и целеполагание
Юрий Евгеньевич, в своих научных работах Вы неоднократно обращались к теме связи зрения и целеполагания, т.е. тех целей, желаний, устремлений, которые человек преследует в каждый конкретный момент. Не могли бы Вы рассказать читателям о результатах Ваших исследований?
Ответ на Ваш вопрос можно сформулировать одной фразой: «Человек видит только то, что хочет видеть!» Исследования и физиологов, и психологов это убедительно доказали.
С другой стороны, целеполагание во многом связано с инстинктами, которые мы в повседневной жизни часто не осознаём. Вы не задумывались о том, почему, когда человек приходит в лес или в парк – его, в первую очередь, интересуют представители животного мира? Мы восхищаемся встретившейся белкой, почему-то сразу хотим её сфотографировать. Мы внимательно прислушиваемся к пению птиц.
Увидеть белку в парке – приятное событие! С жителями больших городов такие случаи происходят не каждый день.
С точки зрения физиолога наш интерес к белкам, к птицам, поющим в лесу – это проявления неистребимого инстинкта охотника. В свою очередь, инстинкт охотника связан с нашей зрительной системой. Приходя в лес, мы автоматически начинаем высматривать всех представителей животного мира, хотя в большинстве случаев не собираемся на них охотиться.
Но ведь инстинкт охотника никуда не делся! Просто его проявления изменились. Теперь речь уже не идёт о желании убить и съесть белку или любого другого зверька, а просто им полюбоваться, сфотографировать.
Наше социальное поведение существенно изменилось из-за изменившихся условий жизни, но зрительная система осталась практически такой же, как и у людей глубокой древности. Изменилось избирательное внимание, но многое осталось из заложенных принципов работы в результате естественного отбора. Теперь на естественный отбор влияет отбор исторический и социальный.
Человек осознанно видит то, что может и хочет увидеть, а новое привлекает его подсознание, и лишь потом он может осознать увиденное!
Окончание интервью в следующем номере газеты «Поле зрения»
Беседу вёл Илья Бруштейн
Фото из личного архива Ю.Е. Шелепина
