Записывая активность этих ганглиозных клеток и демонстрируя лягушке всевозможные движущиеся объекты и узоры, Леттвин обнаружил, что гипотеза иерархии верна. Более того, в работе 1959 года "Что глаз лягушки говорит мозгу лягушки" он и его соавторы описали четыре различных типа ганглиозных клеток, которые реагировали на разные простые паттерны. Одни реагировали на быстрые крупные движения, другие - на превращение света в темноту, третьи - на изогнутые объекты, которые дрожали. Эти различные категории реакций доказывали, что ганглиозные клетки были специально созданы для обнаружения различных элементарных паттернов. Эти результаты не только соответствовали представлениям Селфриджа о низкоуровневых детекторах признаков, но и подтверждали идею о том, что эти признаки специфичны для типа объектов, которые система должна обнаружить. Например, последний класс клеток лучше всего реагировал, когда небольшой темный объект быстро перемещался по фиксированному фону . Описав их в статье, Леттвин заметил: "Можно ли лучше описать систему для обнаружения доступной ошибки?
Интуиция Селфриджа оказалась верной. После находки Леттвина на лягушках сообщество стало воспринимать зрительную систему больше как стопку кричащих демонов и меньше как хранилище карточек с шаблонами.
* * *
Примерно в то же время, что и работа Леттвина, два доктора из Медицинской школы Университета Джона Хопкинса в Балтиморе исследовали зрение у кошек. Зрительная система кошки больше похожа на нашу, чем на лягушачью. Перед ней стоят сложные задачи, связанные с отслеживанием добычи и навигацией в окружающей среде, и, как следствие, она более сложна. Таким образом, работа кошачьей зрительной системы охватывает множество областей мозга, и в центре внимания врачей Дэвида Хьюбела и Торстена Визеля оказалась первичная зрительная кора. Эта область в задней части мозга представляет собой один из ранних этапов обработки зрительной информации у млекопитающих; она получает информацию от другой области мозга - таламуса, который получает информацию от самой сетчатки.
В предыдущих работах изучалось поведение нейронов в таламусе и сетчатке кошек. Эти клетки, как правило, лучше всего реагируют на простые точки: либо небольшая светлая область, окруженная темной, либо небольшая темная область, окруженная светом. При этом, как и в случае с лягушкой, каждый нейрон имеет определенное местоположение точки, в котором она должна находиться, чтобы реагировать.
Хьюбел и Визель имели доступ к оборудованию для создания точек в разных местах, чтобы исследовать такие реакции сетчатки. Именно это оборудование они использовали, даже когда исследовали области мозга, расположенные далеко за пределами сетчатки. Метод отображения точек включал в себя скольжение небольшой стеклянной или металлической пластины с различными вырезанными узорами по экрану перед глазом. Хьюбел и Визель использовали его, чтобы показывать слайд за слайдом точек своим подопытным кошкам, измеряя активность нейронов в их первичной зрительной коре. Но точки просто не действовали на этот нейрон - клетка не издавала ни звука в ответ на слайды. Затем экспериментаторы заметили нечто странное: иногда нейрон реагировал - не на слайды, а на их смену. Когда одна пластина выдвигалась, а другая задвигалась, тень от края стекла проходила по сетчатке глаза кошки. Это создавало движущуюся линию, которая надежно возбуждала нейрон в первичной зрительной коре. Одно из самых знаковых открытий в нейронауке произошло почти случайно.
Спустя десятилетия, размышляя о случайности этого открытия, Хьюбел заметил: "На определенной ранней стадии развития науки степень неряшливости может быть огромным преимуществом". Но этот этап быстро прошел. К 1960 году они с Визелем переехали в Бостон, чтобы помочь основать отделение нейробиологии в Гарвардском университете, и приступили к многолетнему тщательному изучению реакций нейронов в зрительной системе.
Развивая свою счастливую случайность, Хьюбел и Визель углубились в изучение того, как работает эта реакция на движущиеся линии. Одним из их первых открытий стало то, что нейроны в первичной зрительной коре имеют не только предпочтительную ориентацию, но и предпочтительное местоположение. Нейрон не будет реагировать на любую линию, которая появляется в его любимом месте. Нейроны, предпочитающие горизонтальную ориентацию, требуют горизонтальной линии, нейроны, предпочитающие вертикальную ориентацию, требуют вертикальных линий, нейроны, предпочитающие 30-градусный наклон, требуют 30-градусных наклонных линий, и так далее, и так далее. Чтобы понять, что это значит, вы можете держать ручку горизонтально перед лицом и двигать ею вверх-вниз. Вы только что возбудили группу нейронов в первичной зрительной коре. Наклоните ручку в другую сторону - и вы возбудите другую группу нейронов (теперь вы можете бесплатно проводить целенаправленную стимуляцию мозга в домашних условиях).
