Как работает мозг

Формирование важнейших нейронов, привязанных к левому или к правому глазу, может быть нарушено в результате внешнего воздействия. Когда нейробиологи Дэвид Хьюбел и Торстен Визел провели эксперимент, прикрыв на некоторое время один глаз у котят и детенышей обезьяны, все нейроны входного слоя коры мозга настроились на другой глаз, тем самым сделав животное функционально слепым на тот глаз, который был прикрыт. Если глаз прикрывали в критический для развития животного период, то нарушение становилось необратимым – даже если зрительная депривация была непродолжительной. У обезьян зрительная система особенно уязвима в первые две недели жизни, а затем в течение первого года жизни она постепенно становится менее чувствительной. Если закрыть глаз взрослой обезьяне (даже на четыре года), это не повлечет за собой отрицательных изменений.

Поначалу это явление было воспринято как один из примеров того, что не используемая функция утрачивается, однако впереди ученых ждал сюрприз. Когда Хьюбел и Визел прикрыли животному оба глаза, результатом не стало в два раза более значительное нарушение функции; половина клеток вообще оказалась незатронутой. Радикальные изменения в эксперименте с закрыванием одного глаза были вызваны не тем, что нейрон, предназначенный для закрытого глаза, испытывал информационное голодание, а тем, что входные сигналы, поступавшие от незакрытого глаза, «выталкивали» сигналы, поступавшие от закрытого глаза. Глаза ведут постоянную конкурентную борьбу за собственность во входном слое коры мозга. Каждый нейрон вначале немного больше предрасположен к одному или к другому глазу, и эта предрасположенность постепенно усиливается под воздействием информации с этого глаза до тех пор, пока нейрон не начнет реагировать исключительно на нее. Входные данные не обязательно должны поступать из окружающего мира; для этого достаточно волн возбуждения, поступающих от промежуточных слоев сети – это что-то вроде генерируемой мозгом настроечной таблицы. Вся эта эпопея с формированием зрения, хотя оно и оказывается чувствительным к внешним обстоятельствам, не является собственно «обучением» в полном смысле слова. Подобно архитектору, который отдает черновой набросок чертежнику, чья работа – превратить его в чертеж из четких линий, гены строят нейроны, примерно ориентированные для определенного глаза, а затем запускают процесс, который обязательно отладит их – если не вмешается нейробиолог[255].

Как только мозг отделит изображение, полученное левым глазом, от изображения с правого глаза, последующие слои нейронов могут приступить к сравнению мельчайших расхождений в этих изображениях, сигнализирующих о глубине. Эти слои также могут меняться под воздействием обстоятельств жизни животного, причем иногда довольно неожиданным образом. Если экспериментатор сделает так, чтобы животное страдало сходящимся или расходящимся косоглазием, укоротив одну из глазных мышц, глаза будут направлены в разные стороны и на сетчатках двух глаз никогда не будут возникать одновременно одинаковые изображения. Конечно, угол между линиями взора глаз никогда не будет достигать 180°, поэтому теоретически мозг может научиться соотносить сегменты, которые все-таки накладываются друг на друга. Но, по-видимому, он не обладает способностью поиска соответствий, угол между которыми составляет более нескольких градусов; животное становится стереоскопически слепым, а зачастую и функционально слепым на один глаз – такое нарушение известно как амблиопия. (Иногда амблиопию называют «ленивым глазом» (англ. Lazy eye), но этот термин вводит в заблуждение. Нечувствительным к сигналу здесь является мозг, а не глаз, и нечувствительность эта связана с тем, что мозг активно подавляет вход информации с одного глаза, давая ему постоянное преимущество, а не с тем, что мозг игнорирует сигнал.)