ПД для мозгового гомункулуса

metanymous 21 июля 2010 в Metapractice (оригинал в ЖЖ)

http://community.livejournal.com/metapractice/148384.html

Ортодоксальная теория сетчаточного изображения
Утверждение о том, что глаз регистрирует инвариантную структуру объемлющего света, не вписывается в общепринятую теорию, в которой утверждается, что он формирует изображение объекта на глазном дне. Объект, разумеется, находится во внешнем мире, а глазное дно — это фоторецепторная поверхность, соединенная с пучком нервов. Есть ли здесь противоречие?

Теория формирования изображения в темной камере, подобной глазу, уводит нас более чем на 350 лет назад, к Иоганну Кеплеру. В своей теории Кеплер, по его собственному признанию, исходил из того, что все видимое является источником излучения, точнее, из того, что любая точка тела может испускать лучи во всех направлениях. Разумеется, для того, чтобы непрозрачная отражающая поверхность могла излучать свет, на нее должно попасть излучение от другого источника, который фактически превращает ее в набор точечных источников вторичного излучения. От каждого такого точечного источника в глаз (если, конечно, он есть) через зрачок попадает маленький конический пучок расходящихся лучей. Хрусталик вновь сводит этот пучок в отдельную точку на сетчатке. Расходящиеся и сходящиеся лучи образуют то, что называется сфокусированным пучком лучей. Плотное множество сфокусированных точек на сетчатке образует сетчаточное изображение. Имеется взаимно-однозначное проективное соответствие между излучающими точками и сфокусированными точками.

Сфокусированный пучок лучей состоит из двух частей: расходящегося конуса излучаемого света и сходящегося конуса лучей, преломленных хрусталиком. У одного из этих конусов вершина находится на объекте, а у другого — на изображении. Следовательно, каждая точка объекта связана таким пучком с некоторой точкой изображения. Таким образом, для каждого объекта существует бесчисленное множество пучков, и в каждом пучке имеется бесчисленное множество лучей. В истории оптики автором этого экстраординарного интеллектуального открытия считают Кеплера. Его идеи трудны для понимания, но они были и по-прежнему остаются незыблемым фундаментом теории формирования изображений. Для многих поколений физиков представление о том, что объект слагается из точек, казалось привлекательным, поскольку большинство из них верили в то, что объекты состоят из атомов. Физиологи XIX века тоже не видели ничего необычного в представлении о том, что сетчаточное изображение состоит из отдельных точечных пятен сфокусированного света, поскольку с понятием точечного стимула они были знакомы на примере других модальностей, в частности тактильной.

Теория взаимно-однозначного поточечного соответствия между объектом и его изображением поддается математическому анализу. С помощью понятий проективной геометрии ей можно придать еще более отвлеченный вид и с большим успехом использовать при конструировании фотоаппаратов и проекторов, то есть при создании изображений с помощью света. Теория помогает создавать линзы почти без «аберрации», у которых изображение точечного источника имеет вид почти идеальной точки. Короче говоря, эта теория прекрасно работает, когда речь идет об изображениях, которые проецируются на экран или на какую-нибудь иную поверхность и предназначены для того, чтобы на них смотрели. Успехи этой теории предопределили естественное стремление считать, что и изображение на сетчатке тоже проецируется на что-то вроде экрана и предназначено для рассматривания, то есть является картинкой. Это привело к одному из наиболее стойких заблуждений в истории психологии — к убеждению, что сетчаточное изображение — это нечто предназначенное для того, чтобы на него смотрели. Я называю это концепцией «крошечного человечка в мозгу» (Gibson, 1966b, с. 226). В соответствии с этой концепцией глаз уподобляется фотоаппарату, а оптический нерв — кабелю, по которому в мозг передается изображение. Следовательно, должен быть крошечный человечек, гомункулюс, который сидит в мозгу и смотрит на это физиологическое изображение. Для того чтобы видеть это изображение, у такого крошечного человечка должен быть глаз, крошечный глаз, со своим, разумеется, крошечным сетчаточным изображением, которое связано с крошечным мозгом, и в результате такая теория ничего не объясняет. Мы находимся теперь даже в худшем положении, чем вначале, так как сталкиваемся с парадоксом бесконечного ряда крошечных человечков, каждый из которых сидит внутри другого и смотрит на мозг того большего человечка, внутри которого он находится.

Если сетчаточное изображение не передается в мозг целиком, то, по-видимому, есть только одна альтернатива этому, а именно: оно передается в мозг поэлементно, то есть в виде нервных импульсов, проходящих по волокнам оптического нерва. Следовательно, должно существовать поэлементное соответствие между изображением и мозгом наподобие взаимно-однозначного соответствия между объектом и изображением. На первый взгляд это избавляет нас от софизма с крошечным человечком в мозгу, который смотрит на изображение, однако тут возникают все те трудности, с которыми сталкиваются теории восприятия, которые я назвал теориями, основанными на ощущениях. Соответствие между точечными пятнами света на сетчатке и точечными ощущениями в мозгу может быть лишь соответствием интенсивности и светлоты, длины волны и цвета. Если так, то перед мозгом стоит грандиозная задача создания феноменального окружающего мира из точек, различающихся по цвету и светлоте. Если непосредственно мы видим только эти точки, если, кроме них, восприятию больше ничего не дано, если к ним сводятся все данные органов чувств, факт восприятия становится почти сверхъестественным.

ДЖЕЙМС МИЛЛЬ О ЗРИТЕЛЬНЫХ ОЩУЩЕНИЯХ
«Когда я отрываю глаза от листа, на котором пишу, из своего окна я вижу деревья, луг, лошадей, быков, а вдалеке — холмы. Любой из этих предметов я вижу в натуральную величину, на истинном удалении, обладающим своей истинной формой, и все это переживается так же непосредственно, как и цвет. Однако философы установили, что от глаза мы не получаем ничего, кроме ощущений цвета... Каким же образом нам тогда удается получить с помощью глаза точные сведения и о величине, и об очертаниях, и об удаленности? Просто с помощью ассоциаций» (Mill, 1829).

Каким же образом, в самом деле?! Милль считал, что с помощью ассоциаций. А другие считали, что с помощью врожденных идей пространства или с помощью рациональных умозаключений, основанных на ощущениях, или с помощью интерпретации данных. А были и такие, которые говорили: посредством спонтанной организации в мозгу приходящих сенсорных сигналов. Модный сейчас вариант ответа звучит так: с помощью компьютероподобной обработки мозгом нервных сигналов. Здесь представлены эмпиризм, нативизм, рационализм, гештальттеория и, наконец, информационный подход. Сторонники этих теорий продолжали бы свой спор до бесконечности, если бы мы не предложили нового подхода к проблеме. Установили ли философы, что «от глаза мы не получаем ничего, кроме ощущений цвета»? Нет. «Ощущения цвета» означают пятна цвета, аналогичные мазкам краски на картине. Восприятие начинается не с этого.

Существование крошечного человечка в мозгу неявно подразумевается даже в той более развитой теории, согласно которой сетчаточное изображение передается в виде сигналов по волокнам оптического нерва. Поскольку эти сигналы передаются в закодированном виде, их нужно будет декодировать. Сигналы являются сообщениями, а сообщения нужно истолковывать. В обеих теориях глаз отправляет, нерв передает, а разум или дух получает. В обеих теориях подразумевается разум, существующий отдельно от тела.

Нет никакой необходимости предполагать, что в процессе перцептивной деятельности что бы то ни было передается по оптическому нерву. Совсем необязательно считать, что в мозг приходит нечто, будь то перевернутая картинка или набор сообщений. Мы можем рассматривать зрение как воспринимающую систему, в которой мозг просто является составной частью. Глаз тоже является частью этой системы, так как сигналы, поступающие на сетчатку, вызывают подстройку глаза, что в свою очередь приводит к изменению сигналов, поступающих на сетчатку, и т. д. Это циклический процесс, а не передача в одном направлении. Система глаз — голова — мозг — тело регистрирует инварианты в структуре объемлющего света. Глаз — не фотоаппарат, который формирует и посылает изображение, равно как и сетчатка — не клавиатура, по которой ударяют пальцы света.

Доводы в пользу того,
что сетчаточное изображение
не необходимо для зрения
Мы привыкли представлять себе глаз в виде темной камеры, на задней поверхности которой — в соответствии с описанием Кеплера — хрусталик формирует перевернутое изображение. У позвоночных и моллюсков глаза действительно устроены так, а вот у членистоногих они устроены по-иному. Глаза членистоногих называют сложными — у них нет ни камеры, ни хрусталика, ни рецепторной поверхности, зато у них есть набор плотно упакованных рецепторных трубочек, называемых омматидиями. Каждая трубочка ориентирована в строго определенном направлении, которое отличается от остальных, что позволяет регистрировать различия в интенсивности для различных направлений. По всей вероятности, такой орган является частью системы для регистрации структуры объемлющего света.

В главе об эволюции зрительных систем (Gibson, 1966b, гл. 9) я продемонстрировал на примере камерного глаза и сложного глаза два различных способа приема светового строя, приходящего из окружающего мира (с. 163 и далее). У камерного глаза есть сетчатка — вогнутая мозаика фоторецепторов, у сложного глаза — выпуклый пучок фоточувствительных световых трубочек. В первом случае в глаз попадает бесконечное число световых пучков, причем каждый из них фокусируется в точку, и их объединение образует непрерывное изображение. Во втором случае в глаз попадает конечная выборка из объемлющего света, и при этом глаз ничего не фокусирует и оптическое изображение в нем не формируется. Однако, если несколько тысяч трубочек упакованы, как в глазу стрекозы, зрительное восприятие оказывается довольно хорошим. За глазом стрекозы нет ничего такого, что мы могли бы увидеть,— ни изображения на поверхности, ни картинки. И тем не менее стрекоза видит окружающий мир.

У зоологов, исследующих зрение насекомых, почтение к оптике, которую они изучали по учебникам физики, настолько велико, что вынуждает их толковать о каком-то неперевернутом изображении, которое якобы формируется в глазу насекомых. Но это понятие одновременно и неясное, и противоречивое. В глазу насекомого нет никакого экрана, на котором можно было бы сформировать изображение. Понятие объемлющего оптического строя, несмотря на то что его не признают оптики,— более подходящее основание для понимания зрения, чем понятие сетчаточ-ного изображения. Регистрация различий по интенсивности в различных направлениях необходима для зрительного восприятия, а формирование сетчаточного изображения — нет.

Понятие оптической информации
То понятие информации, с которым мы все хорошо знакомы, сложилось в результате нашего опыта общения с другими людьми, а не опыта непосредственного восприятия окружающего мира. Мы склонны понимать информацию прежде всего как нечто, что отправляется и принимается. При этом мы предполагаем, что должен существовать какой-то промежуточный процесс передачи, должна существовать «среда» общения или «канал», по которому, как принято говорить, течет информация. Информация в этом смысле состоит из сообщений, знаков и сигналов. В прежние времена сообщения, как устные, так и письменные, посылали с пешими или конными гонцами. Затем была изобретена семафорная система, потом электрический телеграф, потом беспроволочный телеграф, телефон, телевидение и т. п.

ПУТАНИЦА С ИЗОБРАЖЕНИЕМ В ГЛАЗУ
Этой путаницей мы обязаны тому, кто впервые обнаружил, что после удаления наружной оболочки глаза, взятого у только что забитого быка, на его прозрачной сетчатке можно увидеть крошечное цветное перевернутое изображение сцены, на которую был направлен глаз. Мы понимаем изображение как нечто, на что следует смотреть, как картинку на экране. Если мы можем увидеть картинку на сетчатке быка, так почему бы и быку не видеть ее? Путаница налицо.

Одним из последствий этой путаницы является знаменитый вопрос о том, как нам удается видеть мир правильно, в то время как сетчаточное изображение перевернуто. Попытки решить эту проблему экспериментально ни к чему не привели. Сетчаточное изображение не есть что-то такое, что можно увидеть. Из-за того, что проблема была поставлена неверно, трудно понять, каким же результатом завершился известный эксперимент Дж. М. Стрэттона, в котором сетчаточному изображению возвращали правильную ориентацию (Stratton, 1897).

Кроме того, мы поддерживаем связь друг с другом, создавая изображения на поверхностях (глиняных дощечках, папирусе, бумаге, стене, полотне или экране), а также создавая скульптуры, модели или объемные изображения. В деле производства изображений революционную роль сыграло изобретение фотографии, то есть фоточувствительной поверхности, которую можно поместить за линзой на задней стенке темной камеры. В общении подобного рода, которое мы называем графическим, или пластическим, не участвуют ни знаки, ни сигналы, в нем нет сообщений, явно передаваемых от одного индивида другому. В процессе такого общения ничего в явном виде не передается и не сообщается.
Картины и скульптуры предназначены для показа. Из этого следует, что они содержат информацию и делают ее доступной для того, кто на них смотрит. Тем не менее они такие же человеческие творения, как и произнесенные или написанные слова языка. Они поставляют информацию, которая, подобно языковой информации, опосредствована восприятием первого наблюдателя. С их помощью нельзя пережить впечатления, так сказать, из первых рук — только из вторых.

Совершенно иная информация содержится в окружающем нас океане энергии — объемлющая стимульная информация. Информация для восприятия не передается, она не состоит из сигналов и не подразумевает наличия отправителя и получателя. Окружающий мир не общается с живущими в нем наблюдателями. Зачем природе разговаривать с нами? Понимание стимула как сигнала, подлежащего интерпретации, приводит к бессмыслице, к чему-то вроде мировой души, пытающейся добраться до нас.

Мир задан в структуре приходящего к нам света, а воспринимаем мы этот мир или нет — зависит от нас самих. Понять секреты природы — это вовсе не значит разгадать ее код.

Оптическая информация, то есть информация, которую можно извлечь из текучего оптического строя,— это понятие, с которым мы вообще не знакомы. Потакая лености своего ума, мы пытаемся понять восприятие тем же самым способом, каким мы понимаем общение, не выходя за круг знакомых терминов. На сегодняшний день имеется громадное количество литературы, посвященной средствам массовой коммуникации. Многое из написанного на эту тему создано непрофессионалами и туманно по содержанию. У большинства из нас понятие информации сложилось в результате чтения именно такой литературы. Но это понятие информации не будет использоваться в данной книге, потому что нельзя объяснить восприятие, если рассматривать его с точки зрения передачи сообщений. Это совершенно неприемлемый путь. Скорее наоборот: мы не можем сообщить другому информацию о мире, не восприняв предварительно этот мир. И информация, которой мы располагаем при восприятии, радикально отличается от информации, которую мы передаем.

Выводы
Экологическая оптика имеет дело с многократно отраженным светом в среде, то есть с освещением. Физическая оптика имеет дело с электромагнитной энергией, то есть с излучением.

Объемлющий свет, приходящий в некоторую точку воздушной среды, принципиально отличается от излучаемого света, исходящего от точечного источника. Объемлющий свет обладает структурой, тогда как у излучаемого света ее нет. Таким образом, объемлющий свет содержит информацию об отражающих поверхностях, тогда как излучаемый свет может в лучшем случае нести информацию об атомах, от которых он исходит.

Если объемлющий свет не структурирован и не дифференцирован, он не дает никакой информации об окружающем мире, хотя и стимулирует фоторецепторы глаза. Следовательно, есть четкое различие между стимульной информацией и стимуляцией. В нормальных условиях у нас нет ощущений, вызываемых стимулами. Учение о дискретных стимулах неприменимо к обычному зрению.

Было показано, что ортодоксальную теорию формирования изображения на экране, построенную на соответствии между точками, излучающими свет, и точками, в которых он собирается, нельзя принимать за основу при объяснении экологического зрения. Эта теория годится для проектирования оптических инструментов и фотоаппаратов, но было бы большим заблуждением представлять себе таким же образом работу глаза. Одним из наихудших последствий этого заблуждения является вывод о том, что сетчаточное изображение передается в мозг.
Информация, которую можно извлечь из объемлющего света,— совсем другого рода, нежели информация, передаваемая по каналам связи. Вне головы нет никакого отправителя, а внутри нее нет никакого получателя.
Дж.ГИБСОН
экологический подход
к зрительному
восприятию
1979