Бинокулярная конкуренция и функциональная асимметрия

Традиционно роль правого и левого полушарий в процессах зрительного восприятия исследуют с использованием тахистоскопических методик (Э.А. Костандов, 1983; Р.Ю. Ильюченок с соавт., 1989; M.P. Bryden, 1982 и др.). Эти эксперименты свидетельствуют о преимуществе правого полушария при обработке пространственной информации и левого полушария при анализе вербальной информации. Были обнаружены и другие виды специализаций полушарий, а также их отражение в ЭЭГ (Л.П. Павлова, А.Ф. Романенко, 1988; И.Е. Кануников и др., 1997; И.Е. Кануников, Н.А. Кавшбая, 2001, и др.). Представления о том, что полушария обрабатывают специфичную информацию уступили место современной точке зрения о том, что различия между полушариями скорее обусловлены способом обработки информации (В.С. Ротенберг, 1994 и др.). Более того, все чаще стали появляться исследования, в которых для успешной деятельности показана необходимость взаимодействия, в т.ч. межполушарного, различных регионов коры мозга, можно говорить о разных типах взаимодействия полушарий (Л.П. Павлова, А.Ф. Романенко, 1988; Р.Ю. Ильюченок с соавт., 1989; И.Е. Кануников с соавт., 1997 и др.).

При классическом подходе к исследованию функциональной асимметрии бинокулярная конкуренция выглядит достаточно парадоксально, т.к. в тот или иной момент доминирует стимул, предъявляемый одному из глаз и соответственно проецирующийся при длительном наблюдении в оба полушария. Причина, однако, заключается не в том, что изображение проецируется в один глаз и находятся в пределах одной сетчатки, т.к. показано, что при предъявлении двух половинок изображения соревнуются целые образы (I. Kovacs et al., 1996, D. Alais et al., 2000).

Тем не менее, противоречие между подходами скорее кажущееся, т.к. изменение межполушарной асимметрии неминуемо ведет к изменению в глазодоминировании. В качестве убедительного примера такой точки зрения можно привести данные Н.Н. Николаенко (1997) о значительном изменении полей зрения и субъективной локализации объектов при угнетении одного полушария (с помощью метода унилатеральных электросудорожных припадков).

Вопрос о ведущем глазе поднимался в ряде исследований (M.P. Bryden, 1982; I.P. Howard, B.J. Rogers, 1995). При этом отмечается, что ведущий глаз можно выделить по трем критериям: лидирующий глаз (собственно ведущий – доминирующий в ситуациях, когда может быть использован только один глаз и определяемый с помощью пробы Розенбаха (Г.А. Литинский, 1929)), глаз с большей остротой зрения, доминирующий глаз в условиях конкуренции. Эти три варианта зачастую между собой не коррелируют. Известно, например, что лидирующий глаз остается таковым, даже если острота зрения искусственно с помощью линз понижена в несколько раз (Г.А. Литинский, 1929). В работе E.L. Smith с соавт. (1982) отмечено отсутствие связи между лидирующим (ведущим) глазом и закономерностями протекания СПЗ. С другой стороны, в некоторых работах отмечается (C. Porac, S. Coren, 1978), что существует тенденция большей длительности фаз для лидирующего глаза по сравнению с подчиненным. Наши данные также свидетельствуют о том, что индивидуально устойчивый тип зрительной асимметрии, выявленный с помощью ДГМ, в значительной степени сохраняется при бинокулярной конкуренции (Д.Н. Берлов, 1998 б). Важно подчеркнуть, что оценка ведущего глаза в этих работах проводилась бинокулярно, поскольку связь с показателями доминирования, определяемыми в монокулярных условиячх практически отсутствует (T.L. Ooi et al., 2001). M.P. Bryden отмечает, что в большинстве исследований, касающихся доминирующего глаза имеется в виду именно лидирующий глаз, поскольку острота зрения зависит от микроаберраций, а СПЗ относительно мало изучено. Доля людей у которых достаточно четко выделяется ведущий глаз достаточно высока. В частности, в выборке В.В. Суворовой и соавт. (1988) отмечалось 74% испытуемых с доминированием одной из монокулярных систем.

Считается, что в асимметрии зрительной системы проявляется принцип оптимального ее функционирования, когда доминантный и субдоминантный глаза берут на себя различные функции в перцепции (Г.А. Литинский, 1929 и др.). В связи с этим, становятся понятны высказывания, что "фузионный образ, являющийся продуктом межполушарных отношений, не должен быть простой суммой одинаковых монокулярных образов” (В.В. Суворова с соавт., 1988). Попутно заметим, что как бинокулярное восприятие цвета (Е.Н. Соколов, Ч.А. Измайлов, 1984), так и бинокулярная аккомодация (Flitcroft et al., 1992) не является ни результатом простой суммации, ни результатом простого торможения одного из образов. Кроме того, соотношение между бинокулярной и монокулярной остротой зрения сильно варьирует у разных людей (Г.И. Рожкова с соавт., 2001).

В зрительной системе важную роль играет не только билатеральная асимметрия, но и морфофункциональная асимметрия различных регионов сетчатки. Процессы в центре и на периферии (в том числе и бинокулярная конкуренция (R. Blake et al., 1992)) протекают по разному. Показано (В.В. Суворова с соавт., 1988), что с помощью периферического зрения возможно восприятие как образного, так и вербально оформленного материала. При этом восприятие зависит не только от того, куда, в центр или на периферию, попадет стимул. Отмечается функциональное и морфологическое неравенство назальных и темпоральных отделов, отражающееся, в том числе, и на процессе СПЗ (В.В. Суворова с соавт., 1988; M. Fahle, 1987). Вызванные потенциалы, при подаче стимулов в верхние и нижние половины сетчаток во время бинокулярной конкуренции отличаются (C. de Labra et al., 2001).

Частным случаем наблюдения бинокулярной конкуренции у человека является закрытие одного глаза и рассматривание равномерно освещенной поверхности другим глазом. При таких условиях возникают периодические потемнения зрительного поля (А.Я. Рапопорт, 1962; Г.И. Рожкова, 1992). Известно, например, что периодические потемнения возникали у некоторых пациентов, которым накладывалась повязка на глаз по медицинским причинам. Иногда это происходило во время ведения машины. Любопытно, что такое явление отмечалось значительно чаще в тех случаях, когда закрывался ведущий (47%) глаз по сравнению с не ведущим (16%) (R.B. Ellingham et al., 1993). P.G. Spry с соавт. (2002) сообщают, что у некоторых лиц наблюдаются сходные нарушения во время процедуры стандартной автоматизированной периметрии, при которой не тестируемый глаз, закрывался непрозрачным экраном. 24 человека из 55 обследованных (44%) сообщали о конкуренции или исчезновения изображения во время этой процедуры. Хотя эти нарушения чаще наблюдались при закрытии доминантого глаза, однако достоверной связи с доминантностью глаза не было обнаружено.

Наши и литературные данные позволяют рассматривать бинокулярную конкуренцию и предшествующую ей стадию устойчивого глазодоминирования как единый сложный процесс. На наблюдаемый субъектом во время стадии устойчивого глазодоминирования образ, значительное влияние оказывают мозговые доминанты, внимание и мотивационная составляющая, которые и отражаются в наблюдаемом типе межполушарного взаимодействия (Д.Р. Белов, Л.П. Павлова, 1988; Л.П. Павлова, А.Ф. Романенко, 1988). Бинокулярная конкуренция может рассматриваться как переключение между образами, перцепция которых уже не требует активного внимания со стороны субъекта, и переключения в значительной степени происходят автоматически.

Морфологические и нейрофизиологические основы бинокулярной конкуренции

Нейрофизиологические механизмы ответственные за СПЗ изучены недостаточно. При этом необходимо отметить противоречивость гипотез.

Некоторые исследователи связывают СПЗ с наружным коленчатым телом (НКТ) и нисходящими кортикальными связями. Действительно, отмечается (В.В. Суворова с соавт., 1988; I.P. Howard, B.J. Rogers, 1995), что НКТ является первой структурой, в которой возможно бинокулярное взаимодействие. Однако, до сих пор не вполне ясна функция кортикофугальных связей в зрительной системе (А.М. Масс, 1971). Как подчеркивает Г.И. Рожкова “в целом информация о ... роли НКТ в бинокулярном зрении пока довольно ограничена” (1992, с.647). Согласно ряду данных (F. Sengpiel et al., 1995; S.R. Lehky, Mounsell, 1996) отсутствуют корреляции между СПЗ и поведением нейронов в НКТ. Существует точка зрения, что нисходящие связи слишком диффузны, чтобы обеспечить локальное вытормаживание в НКТ (А.С. Батуев, Г.А. Куликов, 1983).

Большинство исследователей указывает на корковый генезис бинокулярной конкуренции, однако относительно конкретного места локализации ведутся споры. Д. Хьюбел (1990) на основании мозаичности СПЗ при некоторых условиях наблюдения предположил, что “”принятие решений” в этом процессе происходит на достаточно ранних этапах переработки зрительной информации, возможно в поле 17 Или 18” (с.163), отмечая при этом, однако, что в настоящий момент для принятия однозначного решения недостаточно фактов. R. Blake (1989) предполагает, что СПЗ осуществляется за счет тормозных связей между монокулярными нейронами поля 17.

Однако, в последнее время такая точка зрения усиленно критикуется. Мнение, что СПЗ протекает после V1 становится все более распространенным. Получены факты, что СПЗ нарушает протекание некоторых экстрастриарных процессов. Наибольшее количество нейронов, реагирующих согласованно с перцептивными сдвигами при бинокулярной конкуренцией отмечается в зонах V3, V4, MT (D.A. Leopold, N.K. Logothetis, 1996). Кроме того, большинство реагирующих на СПЗ нейронов находятся в слоях 5 и 6 (D.A. Leopold, N.K. Logothetis, 1996). Регистрация активности нейронов в области 21a у анестезированных кошек свидетельствует в пользу участия экстрастриарных областей в СПЗ (R.M. Vickery, J.W. Morley, 1997).

Тем не менее нельзя сказать, что все последние работы соответствуют подобным взглядам. Так F. Tong и S.A. Engel (2001) в очередной раз поднимают вопрос - идет ли соревнование между паттернами репрезентации или монокулярными каналами. Для выяснения этого вопроса использовали функциональную магнитно-резонансную томографию монокулярных областей первичной зрительной коры, соответствующих слепому пятну. Активность в монокулярном представительстве области слепого пятна менялась синхронно с субъективными изменениями. Эти данные предполагают, что исход конкуренции может быть полностью определен в монокулярной зрительной коре. В работе S. He и W.L. Davis (2001) также указывается на роль заполнения области слепого пятна в протекание бинокулярной конкуренции.

Но пожалуй самым сложным аргументом для сторонников "центральных" теорий являются данные об исследовании СПЗ у комиссуротомированных лиц (R.P. O’Shea, P.M. Corballis, 2001). В этом исследовании у двух комиссуротомированных испытуемых, описанных в свое время M. Gazzaniga была обнаружена бинокулярная конкуренция как в левом, так и в правом полушариях, сходная с той, что протекает у здоровых испытуемых.

Подобная закономерность наблюдалась независимо от типа стимулов – использовались простые стимулы (синусоидальные решетки) и более сложные (цветная решетка – цветное лицо человека), адресующиеся к разным уровня зрительной обработки. Теоретически, информация между полушариями может быть передана через субкортикальные связи, однако R.P. O’Shea и P.M. Corballis справедливо утверждают, что эти связи не оказывают заметного влияния на другие когнитивные функции у комиссуротомированных лиц. То же касается и передней комиссуры - теоретически эта структура могла бы передавать межполушарную информацию, но у человека она проводит, вероятно, исключительно ольфакторную информацию.

С другой стороны, авторы теории межполушарного переключения (S.M. Miller et al., 2000) и не утверждают, что переключение между полушариями связано с мозолистым телом. В частности, они обращают внимание на отсутствие мозолистого тела у птиц и рыб, что не препятствует у них межполушарным переключениям. Предполагается, что переключения определяются бистабильными подкорковыми осцилляторами. Позднее эта гипотеза получила дальнейшее развитие (J.D. Pettigrew, 2001) в виде представления о существовании системы из структур среднего мозга и таламуса, занимающихся интеграцией биоритмических подсистем организма с наличием каудально-фронтального градиента по возрастанию скорости (от нескольких суток до миллисекунд). Исходя из длительности, в качестве предполагаемого осциллятора СПЗ J. Pettigrew рассматривает вентральную тегментальную область (ventral tegmental area, VTA), в которой скорость переключений составляет несколько секунд. По мнению автора особенности морфологического строения VTA тоже свидетельствуют в пользу такого предположения.

Попытка согласовать противоречивые данные сделаны в работе R. Blake и N. Logothetis (2002). Авторы призывают рассматривать бинокулярную конкуренцию как сложный процесс, осуществляющийся с помощью нескольких различных операций (доминирования, подавления, переключения) которые могут осуществляться на разных уровнях иерархии зрительной системы. С этой точки зрения неправомерно говорить о каком-то одном месте в нервной системе, где происходит СПЗ, а следует рассматривать бинокулярную конкуренцию как системное явление. При таком подходе особую роль в трактовке полученных данных может играть учет внутрикорковых связей, при этом известно, что в пределах зрительной системы нисходящие внутрикорковые связи преобладают над восходящими (О.С. Адрианов, 1999).

Другой подход в исследовании центральных механизмов ответственных за бинокулярную конкуренцию заключается в анализе влияния СПЗ на другие зрительные явления, предположения о нервной локализации которых уже имеются. В этом плане как правило используются различные эффекты последействия (N.J. Wade, C.M.M. de Weert, 1986; R. Blake, 1989; H. Wiesenfelder, R. Blake, 1990; I.P. Howard, B.J. Rogers, 1995). Поскольку эффект последействия часто напрямую зависит от длительности наблюдения, регистрация в условиях бинокулярной конкуренции может влиять или не влиять на эту динамику. Хотя эти исследования и указывают в основном на экстрастриарную природу бинокулярной конкуренции, однако, в целом они не приносят однозначных результатов, что во многом связано с недостаточной изученностью различных вариантов явления последействия. Резюмируя данное направление R. Blake (1997) отмечает, что СПЗ не влияет на эффекты последействия, которые наблюдаются при простом движении и опосредуются стриарной корой, но при этом ухудшает эффекты последействия вызванные восприятием сложного комплексного движения, восприятие которого связано с более высокими кортикальными уровнями.

Таким образом, наибольший интерес для возможного анализа механизмов бинокулярной конкуренции представляют престриарные зоны зрительной коры. Это подтверждается, также, некоторыми электрофизиологическими данными (Л.П. Павлова, А.Ф. Романенко, 1988; T. Kobayashi et al., 1996). К сожалению, эти зоны в настоящее время недостаточно изучены. Ниже мы приводим краткое описание современного состояние проблемы основанное на следующих обзорах (И.Н. Пигарев, 1992; В.Д. Глезер, 1993), однако зададимся в начале вопросом, какой же тип информации должны обрабатывать нейроны структур, ответственных за бинокулярную конкуренцию? Безусловно, это должны быть нейроны, участвующие каким-то образом в стереопсисе. Важна роль цвета и структуры, участвующие в СПЗ, безусловно должны быть цветочувствительными. Роль цвета в стереопсисе заметно ниже, одно время считалось даже что механизмы глобального стереопсиса цветослепы (Г.И. Рожкова, 1992). Вероятно, это свидетельствует в пользу гипотез, в которых СПЗ представлена самостоятельным механизмом. Также нейроны отделов, ответственных за бинокулярную конкуренцию должны быть чувствительными к движению (H. Wiesenfelder, R. Blake, 1990).

Опишем теперь работу нейронов в наиболее интересных для нас зонах экстрастриарного пояса в коре обезьян и человека:

V2: Возбуждение нейронов зоны при определенном положении стимула по глубине относительно точки фиксации; реагирование на скорость движения стимула (предпочтение медленной скорости в центре и быстрой скорости на периферии), избирательность к направлению движения, цветовая чувствительность и ориентационная избирательность положения стимула. Известно, что возможно проявление СПЗ между иллюзорными контурами (M. Fahle, Palm, 1992). С другой стороны, известно, что в V2 наблюдаются нейроны, которые реагируют на иллюзорные контуры (И.Н. Пигарев, 1992).

V3 и VP: По нейронному составу в зоне V3 доминируют нейроны с дирекциональной избирательностью, в зоне VP - цветоизбирательные нейроны.

V4, VA/V4, V4T: В V4 и V4T преобладают нейроны с цветовой чувствительностью. Отмечены нейроны с дирекциональной и ориентационной избирательностью (движение стимулов), избирательностью к определенной длине стимула и чувствительностью к текстурным поверхностям. “Можно предположить, что часть нейронов V4 служит для отфильтровывания той информации, которая не входит в наше сознание” (В.Д. Глезер, 1993).

V5 = MT: Особая чувствительность к движению (интервал скоростей от 2 до 256 гр/с). Многие нейроны проявляют избирательность к направлению движения и к скорости. Часть нейронов, кроме того, настроена на определенные диспаратности проекций стимулов на сетчатку глаз, т.е. избирательны к положению стимула по глубине относительно точки фиксации.

V3A: Зона V3A расположена в пограничной области между затылочной и теменной корой. У нейронов зоны V3A замечена интересная особенность: величина их ответов на одинаковую стимуляцию сетчатки в значительной степени менялась при изменении направления взора животного.

Таким образом, на сегодняшний момент невозможно выделить единого кандидата на роль участка мозга, ответственного за бинокулярную конкуренцию. Не исключено, что этих зон на самом деле несколько, по крайней мере предположение об отсутствии одного места, где бы протекала бинокулярная конкуренция, выглядит весьма правдоподобным (R. Blake, N.K. Logothetis, 2002).

Отмечается, что не до конца известна роль мозолистого тела в бинокулярном взаимодействии (А.М. Масс, 1971; Д. Хьюбел, 1990).

Вероятно, значительную роль играет височная кора (Sheinberg, N.K. Logothetis, 1997).

Практически совсем не исследована степень участия в бинокулярной конкуренции фронтальной коры, которая может быть очень значительной, учитывая ее значение в организации центрифугальных связей. Кроме того, отмечается роль фронтальной коры в обработке значимых сигналов (А.С. Батуев, Г.А. Куликов, 1983; О.С. Адрианов, 1999).

Долгое время исследования бинокулярной конкуренции касались в основном феноменологии этого явления и проводящиеся эксперименты можно было трактовать как психофизические и экспериментально-психологические. Исследование СПЗ с помощью объективных физиологических методов началось только в шестидесятые годы прошлого века.

Показано, что наиболее значимо временное преобладание право-левоглазных фаз СПЗ коррелирует с лево-правополушарной билатеральной асимметрией реакции активации (по депрессии альфа-ритма) в затылочных и теменных зонах (Д.Р. Белов, Л.П. Павлова, 1988). Значимая корреляция глазодоминирования с реакцией активации по ЭЭГ, прослеживается так же с передними зонами коры мозга особенно в новых условиях напряженной дихоптической перцепции (Л.П. Павлова, А.Ф. Романенко, 1988; Л.П. Павлова, И.Н. Михеев, 1988). Следует отметить наблюдавшийся факт, что достоверная корреляция доминантного состояния коры мозга по ЭЭГ с динамикой СПЗ возникает лишь в условиях наличия активного внимания, ясно осознаваемой перцепции, и она исчезает при длящемся (более 1 минуты) пассивном дихоптическом восприятии простых, уже мало интересующих исследуемого изображений, при этом скорость бинокулярной конкуренции увеличивается (Л.П. Павлова, И.Н. Михеев, 1988). Это свидетельствует о том, что если эффекты устойчивого глазодоминирования в начале дихоптического восприятия осуществляются корой мозга (с помощью асимметричных высших кортикальных доминант происходит асимметризация перцептивно-зрительного процесса), то последующие эффекты СПЗ, очевидно, осуществляются на более низких уровнях мозговой.

T. Kobayashi с соавторами (1996) сравнивали различия в ЭЭГ в условиях бинокулярной фузии и бинокулярной конкуренции. Авторы обнаружили наибольшие различия в этих условиях в диапазоне альфа-ритма в теменных, задневисочных и затылочных зонах, причем по их мнению различия именно в теменных зонах являются специфическими для СПЗ.

Поскольку бинокулярная конкуренция является субъективно протекающим явлением, то регистрация времени с точностью, необходимой для классический варианта регистрации вызванных потенциалов (ВП) невозможна. Поэтому исследователям приходится идти на всевозможные методические хитрости для регистрации вызванных потенциалов при наблюдении СПЗ. В первых работах в основном производилась оценка разницы между условиями СПЗ и фузии без попыток вычленить фазы СПЗ. Согласно данным J.I. Martin (1970) бинокулярное взаимодействие отражается в ВП сложным образом, что неудивительно, учитывая некоторую ограниченность такого подхода. Также исследователи регистрировали ВП на стимулы, подаваемые во время фаз доминирования и подавления. Большинство таких работ (см. R. Blake, N.K. Logothetis, 2002) продемонстрировали уменьшение амплитуды ВП при предъявлении стимулов в фазу подавления. В 1997 году был предложен метод получивший название меток разной частоты, когда соревнующиеся стимулы наблюдаются на фоне мелькающего света, причем частота мельканий отличается для правого и левого глаза. В результате удалось вычленить паттерны ВП, связанные с фазами бинокулярной конкуренции (R.J. Brown , A.M. Norcia, 1997).Метод меток разной частоты, предложенный в свое время R.J. Brown и A.M. Norcia был использован ими для анализа СПЗ у детей первого года жизни (5 - 15 месяцев) (R.J. Brown et al., 1999). Результаты показали отсутствие бинокулярной конкуренции при наличии бинокулярного взаимодействия (дихоптическая маскировка), что может свидетельствовать о незрелости некоторых структур (отвечающих за кросс-ориентационное взаимодействие). Надо отметить, что есть основания полагать, что мелькающий свет оказывает мало влияния непосредственно на процесс бинокулярной конкуренции, различия в частоте мелькающего света не приводят к СПЗ (R.P. O'Shea, R. Blake, 1986; T.A. Carlson, S. He, 2000), однако существует явное влияние на ФС мозга, выражающееся, например, в реакции усвоения ритма (Биопотенциалы…, 1987) и сдвигах доминантных межполушарных соотношений (Г.Н. Баскакова, Л.П. Павлова, 2000). Поэтому пользоваться этим методом следует с осторожностью.

C. Kaernbach и соавторы (1999) регистрировали ВП в ответ на изменение стимулов с вызывающих СПЗ на не вызывающие. В случаях, когда эти изменения не вызывали субъективных переживаний, в ВП наблюдалась меньшая амплитуда N1 и большая латентность и меньшая амплитуда P3 по сравнению с условиями не-СПЗ. Здесь интересно отметить, что N1-P3 комплекс ВП является чувствительным в задачах связанных с работой внимания и зрительной селекции (И.Н. Баранов-Крылов с соавт., 2002).

В работе F. Valle Inclan и соавторов (1999) предъявление стимула в фазе подавления вызывало потенциал подобный P300 (400-700мс.). Авторы выделили потенциал, связанный с конкуренцией (rivalry-related potential, RRP) начинающийся после 70 мс и имеющий широкое центротеменно-затылочное распределение. Во время СПЗ вызванные потенциалы на стимуляцию нижнего полуполя зрения при латентностях от 100 до 300 мс более позитивны для доминантного глаза, чем для подавленного (C. de Labra et al., 2001). При стимуляции верхнего полуполя зрения ситуация меняется на противоположную, что говорит в пользу нервной природы RRP, который отражает разницу в обработке в течение доминирования и подавления и не сдвигается при доминировании.

S. Vanni и соавторы (1999) анализировали изменения мю-ритма (МЭГ) в процессе СПЗ. Стимулы были асимметричны по силе и слабый стимул иногда был виден до трех секунд. Мю-ритм в постцентральной области увеличивался на 10 - 15 процентов через 450 мс после смены фазы глазодоминирования.

Ряд исследователей воспользовалась методом меток разной частоты для регистрации магнитоэнцефалографических коррелятов бинокулярной конкуренции (R. Srinivasan et al., 1999; G. Tononi et al., 1998; G. Tononi, G.M. Edelman, 2000). При этом наблюдалось увеличение нейромагнитного ответа в ряде точек затылочной, теменной и лобной зонами в частотном диапазоне соответствующем маркерам при сознательном восприятии. Кроме того, на данной частоте увеличивалась как межполушарная, так и внутриполушарная когерентность. В этой связи надо отметить, что межполушарная когерентность может трактоваться как степень "связанности" полушарий, в частности при повреждениях мозолистого тела она падает (Сазонова, 1993).

F. Tong и соавт. (1998) использовали магнитно-резонансной томографию для мониторирования стимул-специфичных реакций в области слияния человеческого лица (human fusiform face area (FFA)) и парагиппокампальной области (parahippocampal place area (PPA)) во время бинокулярной конкуренции которая вызывалась с использованием изображения лица и дома в качестве стимулов. Изменения в СПЗ сопровождались увеличением активности в FFA и уменьшением ее в PPA при доминировании лица и наоборот при доминировании дома. Эти ответы во время бинокулярной конкуренции были равны по величине тем, что вызваны чередованием не соревнующихся стимулов при симуляции бинокулярной конкуренции. Это предполагает, что активность в FFA и PPA отражает скорее восприятие, чем сетчаточную стимуляцию и что нейрональное соперничество во время бинокулярной конкуренции осуществляется на этих стадиях зрительной обработки. Тем не менее в другом исследовании было обнаружено, отражение перцептивных свигов при бинокулярной конкуренции в области V1 (A. Polonsky et al., 2000). При этом величина составила 55% от чередующегося предъявления двух монокулярных стимулов без конкуренции. Связанная с СПЗ активность в V1 была примерно равна подобной активности в других зонах (V2, V3, V3a, V4), что может говорить о том, что первичные зрительные зоны все же вносят свой вклад в СПЗ. Авторы считают, что неудачные попытки обнаружить ранее специфичные изменения в V1 связаны в основном с методическими причинами.

Еще в одном исследовании с использованием томографии было обнаружено (E.D. Lumer et al., 1998; E.D. Lumer, G. Rees, 1999), что кортикальные зоны, которые активно реагировали на СПЗ, включали экстрастриарные области вентрального зрительного пути и париетальные и фронтальные области, которые вовлечены в пространственное внимание. При этом, активность фронтопариетальной коры была специфична по отношению к восприятию изменений при конкуренции и, вероятно, может детерминировать переключения.

Другие явления с перцептивной неоднозначностью

Существует определенная феноменологическая аналогия между СПЗ и бистабильными фигурами (рис.1, Д.), что было неоднократно отмечено (Ю.Б. Гиппенрейтер, 1978; R.S. Woodwarth, H. Schlosberg, 1956; J.L. Sanders, 1977; N.K. Logothetis et al., 1996). С другой стороны, некоторые авторы считают (I.P. Howard, B.J. Rogers, 1995), что процессы, лежащие в основе реверсии связаны скорее с монокулярной конкуренцией, которая хотя и весьма похожа по своим проявлениям на бинокулярную (R.L. Gregory, J.P. Harris, 1975), основана, вероятно, на других механизмах.

Также показано, что варианты, которые видят испытуемые при наблюдении бистабильных фигур, во многом зависят от точки перевода взора (R.L. Ruggierri, M.F. Fernandez, 1994), а способность к самопроизвольной регуляции сопровождается переводом взора (Ю.Б. Гиппенрейтер, 1978). В этой связи интересно, что существует связь между частотой смены образов и количеством движений глаз (R.S. Woodwarth, H. Schlosberg, 1956). Хлорпромазин уменьшает частоту реверсии (J.P. Harris, O.T. Phillipson, 1981). При этом известно, что хлорпромазин влияет на движения глаз (J.F. Green et al., 1996).

Многие аспекты наблюдения бистабильных фигур имеют отношение к индивидуальным различиям. В частности, наблюдаются отличия в способности к произвольной регуляции (R.M. Liebert, D.Burk, 1985; Л.П. Павлова, И.Н. Михеев, 1988), личностных характеристиках (K. Shiomi, 1982) и т.д.

Считается, что в реверсии основную роль играют процессы утомления, а не внимания (G.M. Long, T.C. Toppino, 1981), хотя с другой стороны известно, что информация о возможности реверсии часто важна для возникновения самого явления реверсии (I. Rock et al., 1994).

Любопытным представляется факт, что одни и те же стимулы реверсируют значительно медленнее, когда они воспринимаются испытуемыми как трехмерные по сравнению с ситуацией, когда они воспринимаются двумерными (J. Radilov, T. Radil-Weiss, 1984).

Высказывается предположение, что субъективные изменения при наблюдении бистабильных фигур в основном отражаются в ЭЭГ в гамма-диапазоне (A. Keil et al., 1999).

Приведенные факты, подтверждают родство бинокулярной конкуренции и бистабильных изображений. Однако некоторые особенности, протекания реверсии (связь с движением глаз, другая динамика переходов между фазами) заставляет предполагать, что помимо общих нервных механизмов, для этих явлений характерны и свои, уникальные механизмы.

Вопросы объективного исследования сознания

J.R. Searle (2000) отмечает, что до недавнего времени большинство нейрофизиологов не рассматривали сознание как подходящую тему для научных исследований. Это нежелание было основано на определенных философских заблуждениях. Основной ошибкой было предположение, что субъективизм сознания делает его недоступным методам объективной науки. Однако, поскольку сознание - биологическое явление, то оно может быть исследовано с помощью нейробиологических методов.

В рамках этого подхода бинокулярная конкуренция относится к классу явлений, которые именуются нервными коррелятами сознания (neural correlates of consciousness, NCC) (F. Crick, 1996; Frith et al., 1999; W. Singer, 1999). Когнитивные функции, такие как восприятие, память, язык, или сознание основаны на высоко параллельной и распределенной обработке информации мозгом. Один из главных нерешенных вопросов - то, как информация может быть объединена и как когерентные репрезентационные состояния могут быть установлены в распределенных нейронных системах, содействующих этим функциям. Предполагается, что эта проблема, называемая "проблемой связывания", может быть решена при исследовании бинокулярной конкуренции, т.к. синхронизация нейронных вспышек, может служить для интеграции распределенных нейронов в клеточные ансамбли и что этот процесс может лежать в основе выбора перцептивно и поведенчески релевантной информации A.K. Engel et al. (1999). R. Srinivasan и соавт. (1999) на основании своих исследований СПЗ считают, что при осознании увеличивается синхронность работы больших популяций нейронов неокортекса.

В работе J. Newman и A.A. Grace (1999) выдвигается гипотеза, что 40-Гц синхронизация (временное связывание) является необходимым условием для быстрого выбора перцептивно релевантной информации. Авторы обращают внимание, что гиппокамп является основным реципиентом выходов нижнетеменной коры, которая связана с СПЗ. Согласно J. Newman и A.A. Grace, субкортикальная матрица, связывающая гиппокамп и префронтальный комплекс, играет большую роль в организации сознания.

Ряд других исследователей (J. Smythies, 1999; M. Kurthen, 1999) также считают, что СПЗ является неплохой экспериментальной методикой для исследования проблемы связывания, в т.ч. и у животных. R. Blake (1997) образно характеризует бинокулярную конкуренцию как хирургический инструмент, который позволяет оценить, для каких процессов необходимо участие сознания, а какие могут проходить без него, по степени нарушения процесса за счет фазы подавления.

В работе B.J. Baars (1998) утверждается, что данные о нейронных механизмах СПЗ свидетельствуют в пользу существования места, где происходит необходимая для осознания интеграция зрительной информации.

Некоторые авторы (J.R. Searle, 2000) критикуют современные подходы, в которых изучают элементы сознания, в виде поиска нервных коррелятов сознания, таких как СПЗ, поскольку считают, что целое сознание больше, чем сумма частей. J.R. Searle предлагает исследовать различия между состоянием отсутствия сознания (например, сон) и его присутствием (бодрствование в тихой темной комнате).

Впрочем, существование разных точек зрения на природу сознания неудивительно и в нашу задачу не входит полный анализ современных взглядов на эту проблему. Скорее нам хотелось показать, что обсуждение экспериментов касающихся бинокулярной конкуренции стало в последнее время обычным делом в дискуссиях, касающихся природы и механизмов сознания.

Индивидуальные различия в протекании бинокулярной конкуренции

Как уже отмечалось ранее, данные, касающиеся СПЗ, в основном связаны с зависимостью протекания процесса от физических характеристик стимула. Вопрос о зависимости СПЗ от индивидуальных особенностей человека и его функционального состояния изучен значительно слабее.

Некоторые данные в литературе все же можно найти. Паттерны взаимодействия глаз проявляют большую стабильность на протяжении многих лет, хотя и меняются на протяжении времени с образом жизни (В.В. Суворова с соавт., 1988), что позволяет их использовать для задач дифференциальной психофизиологии. Наблюдается отрицательная корреляция между консервативностью по Рокичу и частотой альтераций двойственных стимулов (J.L. Sanders, 1977). Согласно данным K. Crain (1961) большая скорость СПЗ сочетается с более высоким интеллектом по некоторым шкалам. В его исследовании испытуемые разделялись на высокоскоростных (больше 15) и низкоскоростных (меньше 10) по фактору скорости СПЗ. В работе В.И. Тетериной и соавт. (1987) отмечается увеличение частоты СПЗ после нагрузки (10 приседаний) и с течением суток. Параметром, характеризующим индивидуальные различия в протекании бинокулярной конкуренции, также может служить момент перехода к СПЗ (Л.П. Павлова, И.Н. Михеев, 1988).

Про индивидуальную стабильность скорости бинокулярной конкуренции и диагностический потенциал этого показателя пишут J.D. Pettigrew и S.M. Miller (1998). Подчеркивается индивидуальная устойчивость скорости СПЗ - тест-ретестовая корреляция составляет более 0,8.

В наших исследованиях (Д.Н. Берлов, 1998а; D.N. Berlov, 1998) применение кластерного анализа позволило выделить две подгруппы испытуемых. Основные различия между двумя группами заключались в скорости бинокулярной конкуренции, тогда как в асимметрии бинокулярной конкуренции значительных различий не наблюдалось. Для лиц вошедших в группу с большей скоростью бинокулярной конкуренции были характерны большие значения умственной продуктивности, эргичности, пластичности и меньшие значения тревожности, нейротизма по сравнению с субъектами вошедшими в группу с низкой скоростью бинокулярной конкуренции.

С возрастом частота смены образов уменьшается (А.Я. Рапопорт, 1962; Т.П. Тетерина с соавт., 1987), также существуют половые различия (Т.П. Тетерина с соавт., 1987): у женщин частота колебаний несколько выше, чем у мужчин. С другой стороны, А.Я. Рапопорт (1962) не нашел каких либо межполовых различий.

Фармакологические агенты, влияя на ЦНС, должны оказывать воздействие на СПЗ. Однако таких исследований почти не проводилось. Известно, что алкоголь ослабляет бинокулярную конкуренцию и приводит к синтезу ранее соревнующихся образов. При этом считается, что это связано не с ДГ, а с изменением пространственной чувствительности (M. Donnelly, R.J. Miller, 1995). Известно, что алкоголь вызывает усиление альфа-ритма на ЭЭГ (Ф. Фогель, А. Мотульски, 1990) и, следовательно, можно ожидать, что люди с разной степенью легкости возникновения СПЗ будут иметь различную степень выраженности альфа-ритма в фоне, однако такие данные в литературе отсутствуют.

Отмечается (Л.П. Павлова, А.Ф. Романенко, 1988), что инерционность исходного типа кортикальной активационной структуры (КАС) во многом зависит от индивидуально-личностных параметров, в то время, как бинокулярная конкуренция демонстрирует связь со сменой системообразующего компонента КАС - фокуса максимальной активации.

Заключение

Представленные факты свидетельствуют, о значимости изучения явления бинокулярной конкуренции для проблемы функциональной асимметрии, хотя его механизмы еще далеки от полной ясности. Тем не менее, можно утверждать, что научные взгляды на этот вопрос прошли эволюцию от упрощенных моделей взаимодействия на низших уровнях зрительной системы к пониманию СПЗ как сложного комплексного иерархического мозгового процесса, требующего работы многих, в том числе кортикальных, отделов мозга.

Сходную эволюцию претерпели и взгляды на проблему функциональной асимметрии в целом, которую уже невозможно рассматривать без раскрытия механизма межполушарных взаимод