Нейрогастрономия. Почему мозг создает вкус еды и как этим управлять

Этот механизм человеческого восприятия на самом деле был подмечен австрийским физиком Эрнстом Махом еще в XIX веке. Он заметил, что когда мы смотрим на границу между светом и тьмой, к примеру на стык двух стен, то она кажется нам резкой благодаря высокой контрастности приграничных участков; со светлой стороны у грани нам видится более яркая полоса, а с темной – затемненная. Эта оптическая иллюзия называется полосами Маха. Если вам интересно, то вы можете в любой момент осмотреться и поискать их вокруг себя, дабы самостоятельно убедиться в их существовании (в библиографии дана ссылка на сайт, где можно подробнее познакомиться с этим феноменом).

Хартлайн продемонстрировал, что полосы Маха видят даже примитивные глаза мечехвостов Limulus. Он же обнаружил механизм, их создающий: латеральное[43] взаимодействие рецепторных клеток, то есть фоторецепторов. Благодаря этому виду межклеточной связи сильнее возбужденные клетки активнее подавляют более пассивные, а менее возбужденные клетки меньше обычного затормаживают активные. Механизм этот называется латеральной ингибицией (латеральным торможением), а сам эффект – усилением контраста, ведь именно это и происходит на границе между светом и темнотой. Этот механизм позволяет нам вычленять из окружающей картины отдельные пространственные элементы; он обеспечивает выделение признаков, один из основных принципов переработки информации во всех сенсорных системах.

 Наша нервная система в первую очередь настроена на восприятие изменений в среде, а не на постоянный и неизменный поток данных. Поэтому и любое движение привлекает внимание.

Таков механизм пространственного усиления контраста. Механизм временного усиления контраста тоже был открыт в лаборатории Хартлайна. Когда происходит резкое повышение яркости, отдельная клетка реагирует на него стремительным ростом нейронной активности до пикового уровня, а затем быстро опускается до стабильной частоты, несколько более высокой, чем до скачка яркости. Чрезмерное повышение частоты импульсов называется фазовой реакцией, а плавное и постепенное – тонической. Эти примеры демонстрируют, что наша нервная система в первую очередь настроена на восприятие изменений в среде, а не на постоянный и неизменный поток данных. Пространственное и временно́е усиление стимуляции работает в сцепке – после изначального усиления стимула наши рецепторы демонстрируют как латеральную, так и самоингибицию и приходят в равновесие на более высоком уровне импульсной активности, чем изначальный.

ФОРМИРОВАНИЕ ОБРАЗОВ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ

У латеральной ингибиции есть и другие функции, помимо выделения признаков и усиления контраста. За счет дисперсии (разложения света на спектр) изображение рассеивается при проходе через линзу глаза; латеральная ингибиция минимизирует последствия дисперсии путем преобразования (восстановления) изображения. Еще одной функцией является регулировка усиления, задающая темп нарастания или угасания реакции при изменениях силы стимуляции. К примеру, глаза мечехвоста Limulus воспринимают широкий спектр светового излучения. Чтобы сохранить такой охват зрения и вместе с тем обладать механизмами усиления чувствительности для восприятия слабых стимулов, нужно обладать и способом понижения чувствительности по мере нарастания силы стимуляции. В сетчатке Limulus это обеспечивается благодаря механизму компрессии (сжатия) усиления – аналогичным образом устроены компрессоры с цепью обратной связи, встроенные в электронные усилители звука.

Получается, что созданный глазом нейронный образ не отражает находящуюся в поле зрения сцену так, как это сделал бы фотоаппарат с выставленными на минимум настройками контрастности. Нейронный образ выглядит как абстрактное изображение высокой контрастности; края сцены упрощены и контрастны, а статичные центральные части поля зрения более нейтральны. Стимуляция достигает пика при смене изображения и стабилизируется при отсутствии изменений. Именно поэтому зрение мечехвостов так восприимчиво к теням и изменению светотени: это позволяет им быть начеку в случае появления добычи или хищника.