Models of the Mind полностью

Поняв, что такое ориентация, Хьюбел и Визель открыли алфавит, используемый кошачьим мозгом для представления изображений. У мух есть детекторы жучков, а у кошек (и других млекопитающих) - детекторы линий. Однако они не ограничились наблюдением за этими реакциями, а пошли дальше и задались вопросом, как нейроны в первичной зрительной коре могли получить такие реакции. Ведь клетки, от которых они получают входные сигналы - клетки в таламусе - реагируют на точки, а не на линии. Так откуда же взялось предпочтение линий?

Решение заключалось в предположении, что нейроны в коре получают идеально подобранный набор входных сигналов от таламуса. Линия, конечно, не что иное, как набор правильно расположенных точек. Поэтому входные сигналы для нейрона в первичной зрительной коре должны поступать от множества нейронов таламуса, каждый из которых представляет точку в ряду точек. Таким образом, первичный зрительный нейрон будет срабатывать чаще всего, когда линия охватывает все эти точки (см. рис. 15). Подобно когнитивные демоны прислушиваются к крикам демонов, которые ищут части своего письма, нейроны в первичной зрительной коре прислушиваются к активности нейронов в таламусе, составляющих предпочитаемую ими линию

Хьюбел и Визель заметили и другой тип нейронов: те, которые также имели предпочтительную ориентацию, но не были столь строги к расположению. Эти нейроны реагировали, если линия появлялась в области, которая была примерно в четыре раза больше, чем у других нейронов, которые они регистрировали. Как эти нейроны могли так реагировать? Ответ, опять же, заключается в том, что они получают правильные входные сигналы. В частности, "сложный" нейрон - так Хьюбел и Визель обозначили эти клетки - просто нуждался во входе от группы обычных (или "простых") нейронов. Все эти простые клетки должны иметь одинаковые предпочтительные ориентации, но немного отличаться по предпочтительному расположению. Таким образом, сложная клетка наследует ориентационные предпочтения своих входов, но имеет пространственное предпочтение, которое больше, чем у любого из них. Такая пространственная гибкость очень важна. Если мы хотим знать, находится ли перед нами буква "А", небольшое колебание в точном расположении ее линий не должно иметь значения. Сложные ячейки построены таким образом, чтобы отбрасывать дрожание.

Рисунок 15

Открытие сложных клеток позволило получить дополнительный кусочек головоломки, объясняющей, как точки света становятся объектами восприятия. В дополнение к распознаванию признаков, осуществляемому простыми клетками, к списку вычислений, выполняемых зрительной системой, добавилось объединение входных сигналов в пространстве. За всю работу по изучению этой системы Хьюбел и Визель были удостоены Нобелевской премии в 1981 году. В своей нобелевской лекции Хьюбел четко сформулировал их цели: "Наша идея изначально заключалась в том, чтобы подчеркнуть тенденцию к увеличению сложности по мере продвижения по центру зрительного тракта и возможность учета поведения клетки в терминах ее входов "7.Этот подход, хотя и был простым, достаточно хорошо отражал многие основные свойства зрительного тракта.

* * *

На другом конце света - в японской национальной организации общественного вещания NHK, расположенной в Токио, - Кунихико Фукусима услышал о простых свойствах зрительной системы. Фукусима был инженером и сотрудником исследовательского отдела NHK.Поскольку NHK была вещательной компанией (и транслировала визуальные и аудиосигналы в глаза и уши людей), в ее штате также были группы нейрофизиологов и психологов, которые изучали, как сенсорные сигналы воспринимаются мозгом. Эти три группы - психологи, физиологи и инженеры - регулярно встречались, чтобы поделиться результатами работы в своих областях. Однажды коллега Фукусимы решил представить работу Хьюбела и Визеля.