Ogólna budowa szlaku wzrokowego

Mózgowe procesy leżące u podłoża doświadczenia widzenia są realizowane przez sieci neuronów, tworzących tzw. szlak wzrokowy. Jest to skomplikowana funkcjonalnie i anatomicznie struktura biologiczna, która w największym uproszczeniu składa się z trzech modułów. Pierwszy moduł, to oczy, a ściślej ich układy optyczne i siatkówki. Na drugi moduł składają się wszystkie struktury podkorowe, leżące między oczyma a korą mózgu, zwłaszcza w płacie potylicznym. I trzeci moduł, najbardziej skomplikowany, najmniej poznany a zarazem, jak się wydaje, najważniejszy dla widzenia to połączone ze sobą korowe obszary w różnych płatach mózgu (ryc. 4).

Rycina 4. Schemat struktur tworzących neuronalne ścieżki wzrokowe

Rycina 4. Schemat struktur tworzących neuronalne ścieżki wzrokowe. Opracowanie graficzne P.A.

Podział szlaku wzrokowego na trzy części wynika z ujętych zgrubnie funkcji realizowanych przez struktury znajdujące się w ramach każdej z nich. Pierwszy moduł – oczy – jest odpowiedzialny za rejestrację światła i wstępną organizację danych sensorycznych. W drugim module, dane te są porządkowane i kategoryzowane. Obydwie te części tworzą tzw. wczesny etap szlaku wzrokowego. W trzecim module, najbardziej skomplikowanym funkcjonalnie i strukturalnie, dane sensoryczne są analizowane, a następnie integrowane i syntetyzowane. Współpracujące ze sobą struktury mózgu tworzące ten blok określa się jako wyższe lub późne etapy przetwarzania danych sensorycznych. Finalnym efektem pracy wszystkich tych modułów jest subiektywne doświadczenie widzenia.

Procesy oddolne i odgórne

Kierunek przepływu impulsów nerwowych na szlaku wzrokowym został zasygnalizowany na ryc. 4 za pomocą strzałek. Pomarańczowe strzałki wskazujące kierunek od oczu przez struktury podkorowe do kory mózgu oznaczają tzw. oddolne procesy przetwarzania danych sensorycznych lub inaczej – z dołu do góry (bottom-up). Zgodnie z tym kierunkiem przepływu danych sensorycznych, do płatów kory mózgu przekazywane są dane o rozkładzie światła docierającego do oczu obserwatora w takim zakresie, w jakim fotoreceptory je rejestrują, a połączone z nimi komórki nerwowe – przekażą wyżej. Oznacza to, że jeśli jakaś część sceny wizualnej jest, np. jaśniejsza niż inna, to intensywniej oświetlone receptory zareagują z większą siłą, proporcjonalnie do jej jasności i taką też informację przekażą do góry, w kierunku centrali, czyli różnych części kory mózgu.

Na pozór mogłoby się wydawać, że jeśli mówimy o percepcji wizualnej to oddolny kierunek przetwarzania danych sensorycznych jest jedynym możliwym sposobem poznawania świata za pomocą wzroku. Oczy, niczym aparat fotograficzny lub kamera wideo, rejestrują światło a mózg interpretuje jego rozkład, tworząc treść subiektywnego doświadczenia widzenia. W rezultacie obserwator ma poczucie, że wie, co znajduje się przed jego oczyma. Nic jednak bardziej mylnego. Codzienne doświadczenie podsuwa tysiące przykładów, które przeczą zasadzie mechanicznej rejestracji wideo, za pośrednictwem oczu-kamer lub oczu-aparatów fotograficznych. Nie znaczy to bynajmniej, że nie ma żadnych podobieństw między oczyma i mechanicznymi środkami rejestracji obrazu. Ale jedna różnica jest zasadnicza, aparaty nie mają nic do pomyślenia o świecie, który rejestrują. Co najwyżej mogą zasygnalizować, że w kadrze znajduje się, np. ludzka twarz. Nie mają jednak zielonego pojęcia do kogo ona należy, a także co łączy nas z jej właścicielem lub właścicielką.

Chociaż zakres obuocznego pola widzenia człowieka w płaszczyźnie horyzontalnej wynosi ok. 180o a w płaszczyźnie wertykalnej ok. 130o, to przecież nie jest tak, że z taką samą wyrazistością spostrzegamy wszystkie obiekty znajdujące się w tym obszarze. Ponadto, obecności niektórych rzeczy możemy w ogóle nie dostrzec, jeśli będą nietypowe lub nieistotne z punktu widzenia aktualnie wykonywanego zadania. Możemy, np. przeoczyć goryla przechadzającego się po boisku między koszykarzami, którzy podają do siebie piłkę wtedy, gdy skoncentrujemy się na zliczaniu tych podań (Simons i Chabis, 1999). Te własności systemu wzrokowego intuicyjnie wykorzystują mistrzowie kinematografii, z Alfredem Hitchcockiem na czele.

Możemy również błędnie domyślać się obecności jakiś przedmiotów w scenie wizualnej, tylko dlatego, że często widywaliśmy je w podobnych sytuacjach. Na przykład, możemy być pewni, że widzieliśmy włącznik światła na ścianie obok drzwi, choć faktycznie go tam nie było. Krótko mówiąc, mózg aktywnie przetwarza dane sensoryczne i ocenia ich przydatność ze względu na aktualnie wykonywane zadanie. Efektem tego procesu może być równie dobrze zignorowanie całkiem sporej grupy danych sensorycznych lub przeciwnie, wzbudzenie mięśni sterujących ruchami gałek ocznych w celu przeniesienia wzroku w inną część sceny, by sięgnąć po nowe dane. Wszystkie te procesy określa się ogólną nazwą procesów odgórnych lub inaczej – z góry na dół (top-down). Na ryc. 4 ten kierunek został zaznaczony strzałkami skierowanymi w dół w kolorze filetowym.

Procesy odgórne zarządzają przetwarzaniem danych sensorycznych, w tym sensie, że filtrują je ze względu na rodzaj aktualnie wykonywanego zadania, intencję, potrzeby, nastawienie, przekonania, wiedzę lub oczekiwania obserwatora. Ich wyniki mają wpływ na ruch gałek ocznych, ukierunkowując osie widzenia na te elementy obrazu, które wymagają głębszej analizy. Wszechstronne badania eksperymentalne dotyczące roli nastawienia rozumianego, jako uogólniony stan gotowości do określonej formy reagowania, również w zakresie percepcji wizualnej, były prowadzone już w latach 60. XX wieku przez uczniów Dymitra Uznadzego, w ramach tzw. gruzińskiej szkoły psychologicznej (Bżaława, 1970; Prangiszwili, 1969; Uznadze, 1966).

Podsumowując, subiektywne doświadczenie widzenia jest wynikiem przetwarzania danych sensorycznych za pomocą procesów, które w porządku z dołu do góry organizują je i „przepychają” w kierunku wyższych pięter mózgu oraz procesów odgórnych, które selekcjonują i modyfikują te dane w zależności od aktualnych potrzeb, przekonań lub wiedzy obserwatora, a także odgórnie wpływają na kadrowanie następnych fragmentów sceny wizualnej.

Systemy analizy zawartości i kadrowania sceny wizualnej

Na ryc. 4 zaznaczono wiele różnych struktur mózgowych, które biorą udział w przetwarzaniu danych sensorycznych na wczesnych i późnych etapach szlaku wzrokowego. Struktury te są połączone ze sobą w nieprzypadkowy sposób, podobnie jak nieprzypadkowo połączone są ze sobą tranzystory na płytce drukowanej radioodbiornika. Poszczególne struktury mózgu (zwane jądrami, obszarami, płacikami, bruzdami, zakrętami itd.) są powiązane ze sobą za pomocą aksonów komórek nerwowych, czyli przewodów, po których z ciała jednej komórki biegną impulsy nerwowe do innej. W tym biologicznym układzie są takie struktury, które tylko przesyłają impulsy nerwowe do innych, ale są i takie, które zarówno wysyłają, jak i bezpośrednio lub pośrednio otrzymują od innych struktur informacje zwrotne. Co więcej, wewnątrz poszczególnych struktur mózgu również istnieją skomplikowane połączenia między tworzącymi je neuronami. Sieć wszystkich tych połączeń jest naprawdę skomplikowana. Jednak ze względu na funkcje, jakie pełnią różne sieci współpracujących ze sobą skupisk neuronów, biorących udział w przetwarzaniu danych wzrokowych, można wyróżnić dwa główne systemy. Są to: system kadrowania i system analizy zawartości sceny wizualnej.

Każde doświadczenie widzenia obejmuje tylko fragment większej całości. Widzimy, jakby w ramkach (kadrach). Nie możemy jednocześnie widzieć wszystkiego, co dzieje się z każdej strony głowy. Oglądanie czegokolwiek jest więc sekwencją kadrów, czyli widoków rzeczy, ograniczonych polem widze­nia. Chcąc zobaczyć niewidoczne fragmenty sceny trzeba zmienić miejsce, z którego jest ona aktualnie oglądana lub pozostając w tym samym miejscu, zmienić położenie oczu lub głowy. Tę funkcję realizuje neuronalny system kadrowania sceny wizualnej, który kieruje ruchem gałek ocznych (a także ruchem głowy i całego ciała), fiksując osie widzenia na najbardziej interesujących częściach sceny wizualnej.

Jak nietrudno się domyślić różnica między oglądaniem dowolnej sceny wizualnej a oglądaniem obrazu polega na tym, że niezależnie od naturalnych ograniczeń zakresu pola widzenia, obraz ma również swoje granice. W obrazach muzealnych wyznaczają je ramy, odcinające zamalowaną powierzchnię dzieła od ściany. Ramami obrazu równie dobrze mogą być krawędzie ekranu kinowego, monitora telewizyjnego, komputera, obrys zdjęcia w gazecie, a także kurtyna teatralna, czy nawet bardziej umowne, a przecież również istniejące granice, w ramach których realizowane jest przedstawienie w przestrzeni miejskiej lub sali widowiskowej. Oglądanie obrazu wymaga ignorowania tego, co znajduje się poza jego granicami, zwłaszcza, gdy naturalny zakres pola widzenia obejmuje również tę przestrzeń. Barwa czy faktura ściany, na której wisi obraz nie należą do niego. Oglądanie obrazu domaga się zatem przede wszystkim respektowania wyznaczonych przezeń ograniczeń przestrzennych. Oglądać obrazwidzieć ten obraz w przestrzeni, np. muzeum, to jakościowo zupełnie różne dwa akty widzenia.

Drugą ważną cechą widzenia jest to, że kadr wyznaczony przez zakres pola widzenia lub ramy obrazu zawsze ma jakąś treść. Składają się nań rzeczy tworzące scenę, ich barwy, tło, kompozycja przestrzenna, ruch. Zrozumienie sceny wizualnej wymaga, aby jej cechy zostały przeanalizowane i skonfrontowane z posiadaną wiedzą i doświadczeniem wizualnym. Jest to realizowane przez neuronalny system analizy zawartości obrazu. Podstawową funkcją tego systemu jest doprowadzenie do subiektywnego doświadczenia widzenia chociaż niekoniecznie musi to być równoznaczne z rozumieniem tego, co jest właśnie widziane.

Wiele osób, które po raz pierwszy miało okazję zobaczyć ponad czterometrowej długości płótno Marka Rothko (ryc. 5) zadaje sobie pytanie: „O co tu chodzi?”, lub w wersji bardziej radykalnej: „Dlaczego to w ogóle jest traktowane jako dzieło sztuki?”. Brak wiedzy, często nie tylko wizualnej, może być poważnym ograniczeniem poziomu i głębokości rozumienia obrazu. Niezależnie jednak od tego czy trafnie rozumiane jest to, co widać na obrazie, bez wątpienia neuronalny system analizy zawartości sceny wizualnej zawsze dąży do nadania sensu widzianemu.

Rycina 5. Mark Rothko, Czerwone na bordowym. Fresk, Sekcja 7 (1959)

Rycina 5. Mark Rothko, Czerwone na bordowym. Fresk, Sekcja 7 (1959). Tate Modern, Londyn, Wielka Brytania [182,9 x 457,2 cm]

Dzieląc systemy wzrokowe: na system kadrowania i system analizy zawartości warto również dodać, że obydwa te systemy działają w oddolnym i odgórnym trybie przetwarzania danych sensorycznych. Z jednej strony, w niemal każdej scenie są bowiem takie elementy, które bardziej przyciągną uwagę i w tym sensie pobudzając system kadrowania sceny wizualnej, aktywizują system analizy jej zawartości w trybie przetwarzania oddalonego. Z drugiej strony, ta sama scena może podlegać specyficznej analizie i być kadrowana w zależności o aktualnie wykonywanego zadania przez obserwatora, co jest realizowane w trybie odgórnego przetwarzania danych sensorycznych.

 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.

Website