В мозгу нашли виртуальную реальность

Автор: Пётр Смирнов
Ученые нашли участок мозга, который позволяет точно оценивать расстояние до предметов даже одним глазом, и разобрались, как он это делает. Виртуальная реальность уже скоро станет гораздо объёмнее, а стереоскопическое зрение более не является синонимом бинокулярного.
Бинокулярное зрение – это то, что делает нашу жизнь действительно трехмерной, позволяет оценивать глубину и дальность объектов, то есть воспроизводить объемную картину мира.
Обеспечивается этот феномен сопоставлением зрительной информации, получаемой от двух глаз, но с «разного угла». Объединение этой информации в головном мозге является ключевым этапом для реализации трёхмерного зрения: нередки случаи, когда каждый глаз по отдельности видит нормально, но «точной» объемной картины не получается.
Но это не единственный способ жить «полной трехмерной жизнью».
Большинство людей, потерявших один глаз или от рождения не обладающих бинокулярным зрением, всё-таки способны примерно оценивать дальность предметов. Раньше ученые полагали, что делают это они очень приблизительно: исходя из знания истинного размера или скорости движения наблюдаемых объектов, человек может представить себе расстояние до них. Кроме того, всегда можно оценить положение и размеры неизвестного объекта, сравнивая его со знакомыми предметами.
Рочестерские ученые под руководством Грега Деангелиса предложили и обосновали способность реконструировать «стереокартины» с помощью одного глаза и движения человеческого тела.
Сама идея не нова: птицы, у которых глаза разнесены по разным сторонам головы, не обладают бинокулярным зрением, но определяют расстояние до объектов, качая головой. В результате объект «перемещается» относительно фона - можно воочию убедиться в этом, попеременно закрывая один или другой глаз. Эффект «качания» используется и при получении стереоизображений - от обычной фотографии до микроскопии. Современное компьютерное оборудование и электронный микроскоп позволяют получать объемные картины микромира с увеличением в несколько десятков тысяч раз.
В работе, принятой к публикации в Nature, американские специалисты доказали существование материальной основы – нейронов и нейронных сетей, отвечающих за получение и сопоставление зрительной информации, данных о перемещении тела и отдельных его частей, в том числе глаза.
Это механизм основан на уже упомянутом параллаксе – явлении изменения положения объекта относительно фона при движении наблюдателя. Ученые считают, что приматы способны даже учитывать скорость собственных движений и соотносить её со скоростью изменения положения объектов. При этом далеко расположенный объект практически не смещается, тогда как близко расположенный «движется» при качании головы или глаза гораздо быстрей.
В своем эксперименте нейрофизиологи оценивали электрическую активность отдельных нейронов и их групп в двух видах опытов на макаках (Macaca mulatta).
Первый был назван «параллаксом движения» – отдельным глазам обезьянки демонстрировали объекты на разном расстоянии. При этом макаки «качали» глазом – обычное для всех животных явление рассматривания объектов и обстановки.
Во втором эксперименте «движение сетчатки» обезьянкам показывали псевдостереокартинку – движение объектов, как будто бы макаки сами двигают глазом. На деле подопытные делать этого уже не могли – все нервные импульсы, поступающие в мозг не от сетчатки, прерывались.
Электрическая активность сетчатки глаза и в том и другом случае была одинакова. Однако в первом эксперименте ученые зарегистрировали активность нейронов и в средней височной области, получающей информацию не только от зрительного анализатора, но и от рецепторов мышц. Во втором случае ничего подобного зафиксировать не удалось.
Сопоставление данных с двух разных источников и обеспечивает восприятие третьего измерения – дальности или глубины, и, по мнению учёных, именно найденный ими участок мозга отвечает за эту способность человека.
Практическое применение открытию, вероятно, найдется уже скоро: во-первых, знание фундаментального механизма поможет в реабилитации детей с врожденными проблемами. А во-вторых, что в нашем мире не менее важно, модели виртуальной реальности станут куда более реальными.