Как мозг видит «поток движения»
Специальные клети сетчатки, работая по группам, помогают мозгу понять направление оптического потока.
Когда мы едем в машине, перед нами разворачивается шоссе: из точки на горизонте оно становится все шире. А вот в зеркале заднего вида мы увидим нечто обратное – шоссе собирается в точку позади нас.
Все, конечно, помнят про перспективу: все, что находится далеко, кажется меньше, чем на самом деле. Однако в данном случае мы говорим о движении, о том, как объекты внешнего мира меняются, когда мы движемся относительно них. То, что они не выглядят при этом как размазанное, трудноразличимое пятно, есть заслуга особых клеток в сетчатке глаза, чья задача – как раз чувствовать «поток движения».
Сетчатка состоит из десяти клеточных слоев, один из которых образован так называемыми ганглионарными клетками. Их существует пятьдесят разновидностей, каждая со своей функцией. Сами по себе они не воспринимают свет, но собирают нервные сигналы от фоторецепторного слоя, от палочек и колбочек; какие-то из ганглионарных клеток специализируются на движении, какие-то на цвете, и т. д.«Двигательные» ганглионарные клетки делятся еще на несколько групп, но общая задача у них в том, чтобы дать представление о направлении движения. Исследователи из Брауновского университета, экспериментировавшие с мышами, проанализировали активность 2 400 клеток, отвечающих за чувство движения – задача была в том, чтобы охватить как можно больше таких клеток, не только в центральных областях сетчатки, но и на ее периферии.
Оказалось, что клетки в разных зонах сетчатки работают группами, и активность таких групп меняется в зависимости от того, как происходит движение: вперед, назад, вверх или вниз. Клетки реагировали именно на «поток движения», или, точнее сказать, на оптический поток (так называют изображение видимого движения объектов, поверхностей или их краев, которое получается при перемещении наблюдателя относительно сцены).
Более того, как пишут авторы работы в Nature, от клеток, отслеживающих оптический поток, зависят движения глаз при повороте головы. Когда мы поворачиваем голову, мы ведь тоже видим некий «поток движения», но при этом остаемся на месте, к нам ничего не приближается, от нас ничего не отдаляется. Как тогда понять, в каком направлении все двигается?
Оказывается, в таком случае все решает разница между обоими глазами: при повороте, например, направо правый глаз видит оптический поток так, как будто объекты приближаются к нам, а левый, наоборот, как будто они отдаляются. Сличая показания обоих глаз, мозг понимает, что мы поворачиваемся и в каком направлении мы поворачиваемся.
При повороте мир не сливается в неразличимое пятно благодаря корректирующим движениям глаз, и происходит это потому что, что система, управляющая движениям глаз, прислушивается к сведениям об оптическом потоке.
Однако, хотя мы все время и говорили «мы», не стоит забывать, что эксперименты ставили на грызунах, у которых глаза располагаются иначе, чем у нас – по бокам головы. И все же можно с уверенностью утверждать, что и у людей есть аналогичная система стабилизации изображения во время движения – просто потому, что, не будь ее, перемещаться в мире нам было бы очень и очень непросто.
