Как мозг собирает восприятие в одну картину?

Вопрос

Красный мяч катится по зелёной лужайке. Вы видите его сразу и целиком: красное принадлежит мячу, зелёное — траве, а движение — мячу, а не лужайке. Это кажется слишком очевидным, чтобы требовать объяснения.

Но мозг видит не так. Зрительная информация почти сразу разбирается на части: цвет обрабатывается в основном в одной области, движение — в другой, форма — в третьих, а звук, прикосновение и смысл увиденного — ещё где-то. В мозге нет места, где все эти части сходились бы на одном экране. Как же мозг узнаёт, какой цвет относится к какой форме и какому движению, и как отдельные сигналы становятся одним переживанием? Это и есть проблема связывания.

Что известно

• Специализация реальна. Повреждение одной области может лишить человека цветового зрения при прекрасном восприятии форм; повреждение другой — способности видеть движение, так что струя наливаемого чая выглядит как череда застывших кадров.
• Связывание может давать сбой. В 1980 году Энн Трейсман предположила, что для соединения признаков нужно внимание. Когда люди на мгновение видят цветные буквы, а их внимание занято другим, они иногда сообщают об «иллюзорных соединениях»: красный X, хотя X был синим, а красным было что-то другое. Пациент с повреждением обеих теменных долей делал такие ошибки постоянно, даже когда смотрел сколько угодно долго.
• Разные признаки одного объекта даже воспринимаются не совсем одновременно. Опыты показывают, что цвет регистрируется на несколько десятков миллисекунд раньше движения, хотя мы никогда не замечаем этого разрыва.
• В 1989 году команда Вольфа Зингера обнаружила, что нейроны, реагирующие на один объект, могут разряжаться синхронно, в ритме около 40 раз в секунду, а нейроны, реагирующие на разные объекты, — нет. Какое-то время казалось, что ответ найден.

Основные гипотезы

Связывание синхронностью

Нейроны, представляющие признаки одного объекта, разряжаются в одни и те же моменты, и это общее время сообщает остальному мозгу, что признаки принадлежат друг другу. Идея изящная, но критики указывают, что синхронность может быть следствием восприятия, а не его причиной, и неясно, как другие нейроны считывали бы такой временной код.

Связывание вниманием

Внимание связывает признаки в одном месте: всё, что находится там, куда направлено внимание, объединяется в один объект. Это хорошо объясняет иллюзорные соединения, но мы воспринимаем целые сцены, а не по одному объекту за раз.

Схождение и популяционные коды

Возможно, отдельного шага связывания нет. Нейроны в высших отделах мозга реагируют на сочетания признаков, а распределённые паттерны активности множества нейронов представляют целые объекты. Критики отвечают, что возможных сочетаний слишком много, чтобы для каждого был свой нейрон.

Единой проблемы нет

Некоторые исследователи считают, что под «связыванием» скрывается несколько разных задач: связывание признаков в зрении, связывание разных чувств, связывание слов в предложения и единство переживания в целом. У каждой может быть своё решение.

Что могло бы дать ответ

• Опыты, которые воздействуют на конкретный предполагаемый механизм, например синхронность, и показывают, что связывание нарушается, хотя отдельные признаки по-прежнему воспринимаются.
• Подробная модель, объясняющая время и ошибки человеческого связывания, включая иллюзорные соединения, и предсказывающая новые.
• Теория, связывающая то, как соединяются признаки, с тем, почему результат переживается как одна сцена.