Изучение последствий восстановления зрения у человека

Исследования проводились с новорожденными животными, выращенными в искусственных условиях (визуальная депривация, селективная стимуляция, ограничение двигательной активности) – по этическим соображениям подобные эксперименты на людях невозможны. Об изучении способности животных к восприятию глубины мы уже упоминали (т. н. эксперименты со «зрительным обрывом»). Приведем несколько других экспериментальных фактов.

Хьюбел и Визель обнаружили, что котята, которых с момента рождения продержали в темноте 2 месяца (в условиях световой депривации), неспособны к зрительному восприятию движения. Таким образом, было показано, что для нормального функционирования врожденного механизма, лежащего в основе восприятия движения, необходим визуальный опыт. В целом у животных, подвергнутых от рождения световой депривации, впоследствии возникают серьезные проблемы со зрением.

Монокулярная депривация – искусственное ограничение возможностей зрительной системы одним лишь монокулярным зрением. Многие нейроны зрительной коры млекопитающих бинокулярны, т. е. потенциалы действия возникают в них как в результате стимуляции обоих глаз, так и в результате стимуляции одного глаза. Результатом монокулярной депривации животного является полная потеря активности нейронами, которые возбуждаются в результате одновременной стимуляции обоих глаз. Так, например, по данным Крауфорда, обезьяны вследствие монокулярной депривации полностью утрачивают способность к восприятию глубины.

Важно заметить, что физиологические последствия монокулярной депривации зависят от того, когда она началась. На котят депривация оказывает заметное влияние, если она началась, когда им было от 3 недель до 3-4 месяцев отроду. Однако для повзрослевших котят депривация, даже очень продолжительная, проходит бесследно – кортикальная активность не изменяется. Это позволяет сделать вывод о существовании критического периода, т. е. особого периода развития, когда монокулярная депривация оказывает наибольшее влияние на становление нормального бинокулярного зрения. Критический период для кошек длится от 3 до 4 месяцев. Что же качается человека, то критический период некоторых его зрительных способностей может продолжаться от 4 до 5 лет.

Селективная стимуляция – замена нормальной зрительной стимуляции специфическими формами стимуляции. В эксперименте Хирша и Спинелли зрительная система котят подвергалась воздействию стимулов только одного вида – определенным образом ориентированным линиям. Первые 10-12 недель от рождения котята провели в специальных масках: один их глаз видел только три черные горизонтальные линии на белом фоне, второй – три черные вертикальные линии на белом фоне. В результате активность кортикальных нейронов изменилась. Нейроны котят, выросших в нормальных условиях (контрольная группа), возбуждались на все виды стимулов, в том числе на наклонные и диагональные. Нейроны котят из экспериментальной группы возбуждались под влиянием либо горизонтальных, либо вертикальных стимулов.

В эксперименте Блэкмора и Купера двухнедельных котят помещали поодиночке в специальную цилиндрическую камеру (рис. 6).

Рис. 6. Экспериментальная камера, боковая поверхность которой покрыта вертикальными полосами

Поверхность камеры была покрыта горизонтальными, либо вертикальными полосами, а низ и верх были зеркальными. Котята проводили ежедневно 5 часов в камере, а остальное время пребывали в темноте. Спустя 5 месяцев их протестировали на восприятие стимульного материала, содержащего линии с различными углами наклона. Оказалось, что котята не видят ничего, кроме стимулов той же ориентации, что и поверхность камеры. Так, котята из вертикально ориентированной камеры реагировали только на вертикальные стимулы. Они пытались поиграть с вертикально удерживаемой палкой, однако, как только палку поворачивали на 90°, переставали ее замечать.

Таким образом, ранняя селективная стимуляция препятствует развитию кортикальных нейронов; впоследствии нервные клетки реагируют только на те признаки, к которым они «привыкли».

Из приведенных примеров явствует, что для развития коры головного мозга решающее значение имеет сочетание врожденных нейронных факторов и опыта. Зрительная система способна реагировать на многие признаки визуальных стимулов, в частности, на их пространственную ориентацию. Однако для поддержания этой способности важен опыт. Без надлежащего зрительного опыта или при искусственном его ограничении перцептивные способности развиваются аномально или вообще не развиваются.

Авторы описанных нами экспериментов оценивали уровень развития перцептивных способностей по моторной активности (движениям). Например, животные предпочитали двигаться в сторону, противоположную обрыву или стремились избежать столкновения с приближающимися объектами. Для приобретения подобных навыков необходимо развитие перцептивно-моторной координации – координации движений глаз и конечностей. Огромное количество действий, совершаемых нами, требует перцептивно-моторной координации. В контексте лекции нас будет интересовать вопрос: является ли способность отвечать точными движениями на оптическую стимуляцию врожденной или мы должны учиться координировать движения со своим восприятием?

Экспериментальное решение этой проблемы предложил Р. Хелд с коллегами. Он известен как автор так называемых «карусельных экспериментов» (рис. 7).

Рис. 7. Аппарат-«карусель» для изучения зрительно-моторной координации у котят

До тех пор, пока котята не начинали активно двигаться (т. е. приблизительно до 8-12-недельного возраста), их держали в темноте. Затем котят объединяли в пары, и каждая пара ежедневно проводила три часа в освещаемом аппарате-«карусели». Один котенок из подопытной пары был активным: на него надевали упряжь, с помощью которой он приводил «карусель» в движение, двигаясь по кругу. Другой котенок перемещался в своей корзинке пассивно (движения корзинки зависели исключительно от движений первого котенка). Таким образом, оба члена пары получали одинаковые зрительные впечатления и моторную стимуляцию, но один котенок совершал активные произвольные движения, а другой был пассивен (заметим, однако, что он не был полностью обездвижен, т. к. мог поворачивать голову и перебирать лапами по дну корзинки, хотя его движения были бессистемными и не связанными с изменениями входящей зрительной информации).

Последующее тестирование выявило различия между активными и пассивными котятами. В частности, последние продемонстрировали неспособность к восприятию глубины на зрительном обрыве. Активные котята вели себя так же, как и котята, выросшие в нормальных условиях. (Зрительно-моторные проблемы пассивных котят исчезли после 48-часового пребывания в освещенном помещении, где они могли свободно перемещаться).

Таким образом, развитие точной зрительно-моторной координации зависит от практического опыта, приобретаемого в результате совершения активных движений в ответ на оптическую стимуляцию.

Что касается младенцев, то для развития у них зрительно-моторной координации наибольшее значение имеют хватательные движения и движения, совершаемые при попытке дотянуться до чего-либо.

Проведение с людьми экспериментов, связанных с жесткими ограничениями визуального опыта, невозможно. Однако некоторые клинические данные позволяют получить ответ на вопрос, в какой мере восприятие человеком окружающего мира зависит от его опыта. Имеются в виду случаи восстановленного зрения, т.е. ситуации, когда слепые от рождения люди (вследствие врожденных дефектов глаз, например, катаракты – помутнения хрусталика, приводящей к тому, что человек не видит ничего, кроме неотчетливых световых пятен) благодаря хирургическому вмешательству получили возможность видеть (Р. Грегори, М. Зенден, О. Закс). Первое научное сообщение о последствиях восстановления зрения появилось в 1728 г. С тех пор было проведено немало успешных операций (известно около 66 случаев).

Клинические факты говорят о том, что люди, получившие возможность видеть в зрелом возрасте, на первых порах видят очень немногое. Они воспринимают цвет и сочетание фигура-фон, могут зафиксировать взгляд на движущемся объекте и следить за ним, способны к сквозному беглому обследованию зрительного пространства. Хотя прозревшие люди и отличают объекты друг от друга, они поначалу испытывают трудности с распознаванием какого-либо конкретного объекта как представителя определенного класса объектов. Вызывает трудности восприятие глубины и удаленности, т.н. «третьего измерения». В связи с этим «прозревшие» невосприимчивы к некоторым геометрическим иллюзиям с кажущимися признаками глубины (куб Неккера, лестница Шредера и т.п.); у них нарушено пикторальное восприятие (они не понимают смысла иллюстраций, фотографий, телевизионных изображений); отсутствует константность восприятия.

Исследователи отмечали, что прозревшим пациентам иногда требовалась длительная тренировка, чтобы человек мог научиться пользоваться зрением. Некоторые из прозревших пациентов бросали попытки и переходили вновь к жизни слепого. Причины их депрессии, по-видимому, кроются в осознании тех возможностей, которых они были длительное время лишены. Другие пациенты сразу же после прозрения видели хорошо (к ним относились главным образом интеллектуально развитые, активные люди, получившие образование во время слепоты).

На основании клинических фактов можно предположить, что развитие способности к восприятию пространства требует научения или, по меньшей мере, возможности приобретать опыт взаимодействия с «пространственными ситуациями» в раннем детстве. Однако полученные закономерности сложно или даже невозможно применить для описания нормального развития зрительного восприятия у ребенка. Во-первых, в течение длительного времени зрительное восприятие прозревших ограничено тем, что они уже знают об объектах окружающего мира. Это знание сформировалось у них благодаря осязанию и слуху, и они продолжают использовать свой прежний тактильный и слуховой опыт для распознавания объектов. Ребенок же начинает свой путь познания без какого-либо опыта. Во-вторых, изменения на нейронном уровне могут происходить у взрослых вследствие серьезного нарушения нормальной стимуляции зрительной системы в детстве. Следовательно, отсутствие некоторых перцептивных способностей (например, константности восприятия величины) нельзя объяснить только отсутствием соответствующего опыта. В-третьих, сама операция по удалению катаракты вызывает нарушения оптической системы глаза.

Таким образом, хотя результаты клинического изучения последствий восстановления зрения представляют большой интерес, проливают свет на роль опыта и научения в овладении зрением, сами по себе они не позволяют сделать однозначных выводов.

Заключение

Проблема врожденного и приобретенного в восприятии, получившая первоначальное решение в философских учениях в виде нативистической и эмпирической точек зрения, активно исследовалась в современной психологии. В лекции изложены и проанализированы результаты экспериментов с младенцами и животными – наиболее адекватными объектами для получения ответа на вопрос, какие именно факторы обусловливают развитие перцептивных способностей.

Мы убедились, что новорожденный младенец способен реагировать на окружающий мир вполне адекватно. Он обладает такими перцептивными способностями, как фиксация взгляда и сканирование визуального пространства, восприятие формы и паттерна, а также лиц людей. Названные способности имеют врожденную основу и развиваются в течение первого полугода жизни ребенка. Было показано, что способность воспринимать цвета формируется в течение первых месяцев жизни, и 4-месячные младенцы способны различать те же цветовые тона, что и взрослые люди. Восприятие пространства младенцами обеспечивается целым рядом способностей: способностью к восприятию глубины, лумингом, способностью к пикторальному восприятию и константностью восприятия. Мы пришли к выводу, что младенцы в возрасте 6-7 месяцев уже обладают ими, следовательно, в основе данных способностей лежат врожденные механизмы, которые реализуются в процессе научения.

Основываясь на результатах изучения последствий перцептивной депривации (световой и монокулярной) и искажения визуального опыта новорожденных животных, мы показали, что характер визуальной стимуляции оказывает заметное влияние на кортикальную физиологию. В критический для развития зрительной системы период искаженная стимуляция способна изменить и разрушить организацию кортикальных нейронов, рецептивные поля и функциональные нейронные связи зрительной системы. Анализ результатов «карусельного эксперимента» с котятами привел нас к заключению, что без активных движений невозможно нормальное развитие перцептивно-моторной координации и способности адекватно реагировать на визуальную стимуляцию.

Определенный вклад в решение проблемы врожденного и приобретенного в восприятии вносят описания клинических случаев, связанных с восстановлением зрения. Объектами изучения здесь выступают взрослые люди, которые большую часть своей жизни были слепыми и получили возможность видеть благодаря хирургическому вмешательству. На основании результатов клинических исследований мы высказали предположение о роли практического опыта в формировании константности восприятия и развитии нормального пространственного восприятия.

Таким образом, и врожденные факторы, и научение имеют значение для развития восприятия, однако их соотносительное влияние различно для разных перцептивных способностей.

Литература

1. Бауэр Т. Психическое развитие младенца. – М., 1979.

2. Грегори Р.Л. Глаз и мозг. – М., 1970.

3. Психология ощущений и восприятия / Под ред. Ю.Б. Гиппенрейтер и др. – М., 2002.

4. Рок И. Введение в зрительное восприятие. – М., 1980.

5. Шиффман Х.Р. Ощущение и восприятие. 5-е изд. – СПб., 2003.

Дата добавления: 2014-01-07