А теперь представьте полоску бумаги, разделенную на сотни равных частей - сотни перепадов черного и белого. Это очень высокая пространственная частота.

Пространственная частота - это количество перепадов светлого и темного на единицу длины.

Зачем нам нужны пространственные частоты? Ваш мозг, ваша зрительная анализаторная система оперирует именно пространственными частотами.

Зрительный анализатор

На картинке вы видите схему зрительной анализаторной системы (рисунок из книги "Глаз, мозг, зрение" Д.Хьбела, издательство "Мир").

Анализаторная система состоит из глаза (с сетчаткой из шести видов клеток), зрительного тракта, наружного коленчатого тела, зрительной радиации, первичной зрительной коры (зоны 17, 18).

На соседнем рисунке вы видите траекторию движения глаза. Глаз совершает микродвижения (микросаккады), в результате которых в мозг идет "передача данных" (микросаккады изображены на рисунке зигзагообразными линиями). Затем глаз делает скачок (прямая линия). В этот момент "передача данных" прекращается, и глаз временно слепнет. Затем все повторяется. Микросаккадические движения продолжаются примерно четверть секунды.

Во время микросаккадических колебаний глаза информация с сетчатки глаза передается в наружное коленчатое тело (НКТ), на картинке оно отмечено черной стрелкой. НКТ осуществляет фильтрацию пространственных частот. Представьте картинку, на которую наложена прямоугольная сетка, подобная шахматной доске. При каждом микродвижении глаза наружное коленчатое тело передает в первичную зрительную кору пространственные частоты, последовательно - от низких до высоких пространственных частот. То есть, в мозг сначала поступает картинка, разложенная на крупные квадраты (сегменты). В конце микродвижений глаза в мозг подается картинка, разложенная на большое количество мелких квадратиков.

За четверть секунды (за время микросаккадического тремора) наружное коленчатое тело разбивает поступающую с сетчатки картинку примерно на 260 пространственных частот, каждая из которых отдельно, последовательно направляется в зрительную кору.

В зрительной коре процесс обработки информации продолжается. Каждая из 260-ти картинок (одна картинка с разными разрешениями) обрабатывается дальше. Мозг анализирует участки с перепадами яркости и "вырезает" контуры.

Результат всех этих хитроумных преобразований выглядит примерно следующим образом. Когда вы смотрите на какой-нибудь зрительный образ, например, образ "радиоприемник", этот образ разбирается на подобразы: от самых общих, приблизительных контуров, до контуров мельчайших деталей. И каждая часть образа последовательно направляется в мозг: общий контур приемника, ремешок, динамик, антенна, шкала настройки, регуляторы, надпись, буквы, цифры, царапины, пылинки.

В других зонах коры головного мозга образ вновь собирается из частей в одно целое. Но этот целостный образ мы видим так, как обычно и привыкли видеть - состоящий из отдельных частей, деталей.

Если бы мозг не проделывал таких хитрых преобразований с воспринимаемыми нами образами, то мы видели бы окружающий нас мир как множество цветных пятен различного цвета и интенсивности. Привычные для вас зрительные образы - это иллюзия, созданная зрительной анализаторной системой. Для того чтобы мы видели предметы, четко разграниченные на детали, мозг при восприятии разбивает неопределенные цветные пятна по пространственным частотам, выделяет контуры, отдельно каждый посылает в высшие отделы и там вновь собирает целостный образ из выделенных деталей.

Мозг - система однообразная. В один момент времени в первичной зрительной коре (на затылке) может находиться только один контур, только какая-то часть воспринимаемого объекта. Зрительная анализаторная система работает с высокой частотой (около 800 Гц), и человек не замечает процесса последовательной обработки информации.

Количество анализируемых пространственных частот зависит от разных факторов, в частности, от освещенности. В сумерках ваша анализаторная система резко сокращает количество этапов анализа пространственных частот. В результате в мозг поступают только низкие пространственные частоты и мозг может выделить лишь грубые контуры объектов. Поэтому при плохом освещении человек не различает деталей.

При заболевании наружного коленчатого тела осуществляется грубый анализ пространственных частот, в мозг поступают только низкие пространственные частоты. В результате чего больной не способен различать похожие внешне объекты, которые отличаются мелкими деталями. Например, лица людей. Для такого больного все люди становятся "на одно лицо".

Обратная связь

Под понятием "Обратная связь" мы будем иметь ввиду способность зрительной анализаторной системы воспринимать сигналы не только с сетчатки глаза, но и сигналы из высших отделов мозга. Логика подсказывает, что замыкание кольца обратной связи должно осуществляться на наружном коленчатом теле. То есть, в наружное коленчатое тело должны входить нервы из мозга. Так оно и есть на самом деле. Д.Хьюбел в книге "Глаз, мозг, зрение" пишет: "Сюда (в НКТ) входят не только волокна из зрительного нерва, но и волокна, приходящие обратно из тех участков коры, на которые проецируется НКТ, а также из ретикулярной формации ствола мозга, имеющей отношение к процессам внимания и общей активации".

Вот вам и третий глаз - орган внутреннего зрения, существование которого многие ставят под сомнение, игнорируя неопровержимое его доказательство - сновидения. Чем, если не зрительным анализатором, человек видит сны? Природа не создает лишних конструкций. Информация из мозга поступает на вход зрительного анализатора на уровне наружного коленчатого тела. Когда человек спит, глаза закрыты и отключены на физиологическом уровне, и зрительный анализатор свободен от внешней информации. Ночью сигналы из мозга анализируются подробно, раскладываются на множество пространственных частот. Поэтому мы видим образы во сне цветными и часто очень детальными (высокие пространственные частоты).

Когда человек бодрствует, информация из мозга продолжает поступать на вход зрительной анализаторной системы. Но работающие глаза посылают в мозг мощные стимулы и сигналы из мозга забиваются. По каналу обратной связи из мозга НКТ выделяет лишь низкие пространственные частоты. Поэтому, в бодрствующем состоянии человек может представлять (воображать, вспоминать) образы лишь приблизительно, как в сумерках.

Когда мы не спим, сигналы из мозга накладываются на сигналы из глаза (из внешнего мира). Отсюда следует важный практический вывод. Если вы хотите научиться представлять яркие и четкие образы, то не нужно часами глядеть в одну точку. Необходимо "доставать" из мозга высокие пространственные частоты. Это значит, что, представляя в воображении зрительный образ, необходимо представлять его как можно детальнее, стараться увидеть мельчайшие его части. В результате таких упражнений вы быстро научитесь представлять "живые" образы.

Понимание механизма обратной связи очень важно для понимания механизма образования связи в электрической памяти. Нарушение (обрыв) в системе обратной связи теоретически должен привести к тому, что человек перестанет фиксировать информацию, которую воспринимает. И такие заболевания действительно существуют: болезнь Альцгеймера и Корсаковский синдром.

Резонанс

С явлением резонанса знаком каждый человек. Это проходят в средних классах школы на уроках физики.