Дуэль нейрохирургов. Как открывали тайны мозга и почему смерть одного короля смогла перевернуть науку

Каждый электрод был снабжен тонкими платиновыми проводниками, погружаемыми в первичную зрительную кору животного. Хьюбел и Визел подключали другой конец электрода к динамику, который щелкал каждый раз, когда нейрон реагировал на световое пятно. По крайней мере, так было задумано.

Первые эксперименты продолжались по девять часов в день и заканчивались под утро, когда ученые больше не могли терпеть боль в шее. К трем часам ночи Визел начинал говорить по-шведски, а Хьюбел однажды так устал, что уснул за рулем по пути домой и попал в аварию.

Но нейроны, которые они исследовали, никак не хотели возбуждаться. Они пробовали белые пятна. Они пробовали черные пятна. Они пробовали узор в горошек. «Мы перепробовали все, разве что не стояли на голове, – вспоминал Хьюбел, – даже фотографии красоток из гламурных журналов». Но глупые упрямые нейроны отказывались реагировать.

Участки коры, обрабатывающие центральную часть, значительно превосходят по площади участки, контролирующие периферийное зрение.

Недели проходили за неделями до сентября 1958 года. В одну из ночей, на пятом часу работы, они вставили в проектор очередной слайд с очередным пятном. По разным сведениям, этот слайд то ли застрял, то ли перекосился и вошел под углом. Тем не менее что-то наконец произошло: один нейрон вдруг «заработал как пулемет», – вспоминал Хьюбел. Вскоре он снова затих, но через час отчаянной возни они наконец разобрались, что происходит. Нейрону было наплевать на пятно, он реагировал на сам слайд, вернее, на четкую тень от угла слайда, образовавшуюся на экране. Этот нейрон распознавал линии.

После нескольких часов дополнительной работы ученые осознали, как им повезло. Этот нейрон реагировал только на линии, наклоненные под углом примерно десять градусов в одну сторону. Если они вставляли слайд более ровно, клетка безмолвствовала. Более того, другие нейроны в следующих экспериментах оказались не менее разборчивыми, реагируя только на линии вроде / или \. Понадобилось много лет и еще больше кошек для подтверждения всех результатов, но Хьюбел и Визел уже видели очертания первого закона зрения: нейроны в первичной зрительной коре реагируют на линии, но разные нейроны предпочитают разные линии, наклоненные под различными углами.

Следующим шагом была систематизация «географического положения» этих нейронов. Собираются ли нейроны, предпочитающие линии, под данным углом, в отдельные группы, или они расположены случайно? Как выяснилось, справедливо первое утверждение.

Уже в начале XX века неврологи знали, что нейроны группируются в колонки наподобие щетины на поверхности мозга. Хьюбел и Визел обнаружили, что нейроны в одной колонке обладают сходными предпочтениями: все они реагируют на линии, ориентированные одинаково. Более того, если ученые смещали платиновый электрод к другой колонке (примерно на 0,05 миллиметра в сторону), могло оказаться, что ее клетки реагируют на |, то есть угол отличался от прежнего примерно на десять градусов. При крошечных перемещениях к новым «колонкам ориентации» выявлялись нейроны, реагирующие на линии вроде / или еще более пологие. В общем, распознаваемый угол наклона плавно изменялся от колонки к колонке, как минутная стрелка, ползущая по циферблату.

Но пространственные закономерности на этом не заканчивались. Дальнейшие исследования показали, что если клетки совместно работали в колонках, то колонки работали вместе в больших группах, словно связки соломинок для питья. В каждой связке было достаточно «колонок ориентации» для охвата всех 180 градусов возможных линий. Кроме того, каждая группа лучше реагировала на один глаз, правый или левый.

Вскоре Хьюбел и Визел обнаружили, что группа колонок для левого глаза плюс группа колонок для правого глаза – так называемая «гиперколонка» – может определить любую линию любой ориентации в пределах одного пикселя зрительного поля. Опять-таки понадобились годы для подтверждения, но выяснилось, что независимо от формы, на которую мы смотрим, – завиток раковины улитки или изгиб бедра – мозг обязательно разделяет эту форму на крошечные линейные сегменты.

Мозгу легче следить за движущимися объектами, чем за неподвижными.