Конечно, чтобы понять, как же наш мозг обрабатывает и преобразует сигналы с сетчатки глаза, нам надо узнать, как этот самый глаз работает.
Хрусталик фокусирует изображение так, что оно попадает на сетчатку, где колбочки и палочки переводят сигнал нейронам.
Желтое пятно - место самого яркого и четкого восприятия изображения. Там находится огромное количество колбочек (цвет), в остальной части сетчатки они рассеяны менее плотно.
Остановимся и внимательно изучим сетчатку глаза.
Многие, наверное, слышали, что строение человеческой сетчатки очень неудобно с точки зрения функциональности. Свет, попадающий на сетчатку, должен пройти через несколько слоев нейронов, а только потом попадает на рецепторы — колбочки и палочки. Такая неудобная конструкция глаза, безусловно влияет на наше зрение, частично ухудшая его (по сравнению с тем, как могло бы быть, если бы палочки были в наружных рядах).
Так или иначе, свету удалось пройти до рецепторов глаза.
Колбочки (цветное зрение) содержат фотопигмент, чувствительный к определенной длине световой волны. Как только фотопигмент в рецепторе улавливает нужную волну — его форма (это же белок, а белки могут менять свою форму) преобразуется и рецептор получает внутренний сигнал о наличии нужной волны т.е о присутствии в мире определенного цвета.
Палочки (черно-белое зрение) работают немного иначе. Их фотопигмент чувствителен к какому угодно освещению (к наличию фотонов).
Преобразованные сигналы от колбочек и палочек передаются промежуточным нейронам: биполярным клеткам, ганглиозным клеткам, горизонтальным клеткам и амакриновым клеткам.
Ганглиозные клетки получают сигнал сразу от группы рецепторов, образуя то самое рецепторное поле, о котором мы говорили в предыдущих частях. По реакции ганглиозных клеток на свои поля, мы будем их делить на два типа: ON и OFF ганглиозные клетки.
ON ганглиозные клетки реагируют, когда поле света находится в центре, а по краям — нет. OFF клетки наоборот реагируют, когда свет находится на переферии, а не в центре.
Этот этап очень важен для нашего видения, ибо позволяет точно различать контуры и края объектов.
В итоге нейроны от ганглиозных клеток собираются в оптический нерв и посылают сигналы прямо к латеральному коленчатому телу (ЛКТ) в таламусе. Посмотрите на картинке, как сигнал с назальной (ближе к носу) части сетчатки направляется в противоположную зону мозга (хз зачем, так вышло).
В ЛКТ сигналы от сетчатки немного обрабатываются, «разделяются до слоев», а после отправляются в первичную зрительную кору головного мозга (на картинке V1).
В первичной зрительной коре начинается обработка зрительных сигналов, посланных от сетчатки глаза. Как вы помните, этот сигнал передавали два типа ганглиозных клеток.
В первичной зрительной коре V1 эти сигналы комбинируются нейронами V1 для определение ориентации и направления контура (см картинку). Некоторые нейроны сильнее реагируют на горизонтальные линии, другие на линии под 20 градусами, третьи на 42 градуса и тд.
Таким образом, можем подвести временный итог: ганглиозные клетки и нейроны ЛКТ чувствительны к контрастным точкам, а нейроны первичной зрительной области уже способны различать линии и их направление.
Конечно, распознавать линии это здорово, но такое восприятие еще очень далеко от того, что мы видим.
Из V1 области идут два пути: вентральный путь к височной доли, отвечающий за распознание объектов, и дорсальный путь к теменной доле, отвечающий за понимание положения объектов в пространстве.
За V1 следуют области V2, V3, V4 работающие примерно по тому же принципу, но с каждым разом все сложнее. Если на уровне V1 мы видим только линии, то нейроны V4 способны распознавать кривизну, основные двумерные и трехмерные формы, цвет.
А наконец вентральная кора содержит нейроны, чувствительные к максимально конкретным штукам, например, нейрон сигнализирующий, когда мы видим чашку кофе или руку в определенном (!) положении.
Здорово, не так ли? Но где же в нашем мозге все-таки формируется целостное изображение окружающего мозга? Тут ученые пожимают плечами и уходят нервно курить в сторонке, ведь это еще загадка, о которой мы можем судить только изучая поражения той или иной части мозга.
Итак, нарушение целостности V1 зоны ведет к слепоте либо появлению «белых пятен» в поле зрения. Это происходит вновь же потому, что первичная зрительная зона является самым первым и самым важным пунктом в осознании зрительного образа. Без нее обработка информации просто не может происходить и человек слепнет, даже если не имеет никаких проблем с глазами.
Повреждение средней височной зоны может вызвать явление акинетопсию, когда человек не способен распознавать движение и буквально видит мир как набор кадров.
Нарушение V4 зоны может вести к дефициту цветного зрения т.е потере восприятия цвета всей картинки или только ее части.
Апперцептивная или предметная агнозия возникает у людей с поражением вентрального путя и затылочно-теменных долей.
Такие пациенты могут описывать некоторые признаки объекта, но не могут идентифицировать его. Так же большие проблемы возникают при попытке нарисовать элементарные формы (как на картинке вправо).
Один из таких случаев был описан в книге О. Сакса «человек, который принял жену за шляпу». Очевидно, этот самый человек страдал предметной агнозией такой степени, что не мог даже отличить кардинально разные предметы.
Стоит отметить, что проблем в узнавании предмета по тактильным ощущениям не возникает. Если попросить человека ощупать нечто, то он определит предмет правильно, а если посмотрит — нет.
Прозопагнозия — похожая штука, но на этот раз пациенты имеют трудности только с узнаванием лиц. Конечно, они не видят лица как пустое место, скорее, черты человека максимально усреднены и едва отличимы.
