Bez nauki nie ma... widzenia

Przez wieki panowało przekonanie, że zmysły - zwłaszcza wzrok, który najczęściej wysuwa się na pierwszy plan - informują nas o świecie, jaki istnieje całkowicie niezależnie od nas. To, co postrzegamy, miało być doskonałym odbiciem rzeczywistości. Nowoczesne nauki poznawcze udowodniły, że jest odwrotnie - świat, który widzimy, jest konstruowany przez nasz mózg. Wszyscy niejako ulegamy "halucynacjom", jednak większości z nas te halucynacje pozwalają na skuteczne unikanie niebezpieczeństw, walkę, zdobywanie żywności i rozmnażanie się - a z perspektywy doboru naturalnego te cztery działania są kluczowe.

W jaki sposób mózg konstruuje to, co widzimy? Weźcie do ręki kamerę, poruszajcie nią w różne strony i sprawdźcie, co się dzieje z nagrywanym obrazem - również zacznie się ruszać. Przy ruchu głową wszystko, co widzimy, pozostaje na swoim miejscu. Jeżeli się przechylimy, nie odczuwamy, że cały świat się przekrzywił. Nasz wzrok nie jest zwyczajną (czy nawet odwróconą, w końcu każdy pamięta, że obraz w oku jest odwrócony) rejestracją obrazu, który pada na siatkówki w naszych oczach. Wyobrażacie sobie życie w świecie, który wiruje przy każdym ruchu głową, jak obraz na poruszającej się kamerze? Dlatego dobór naturalny faworyzował inne rozwiązanie.

Dzięki różnym zabiegom nasz mózg tworzy reprezentację zewnętrznej rzeczywistości. Przekonujących dowodów, że proces "widzenia" jest działaniem aktywnym, wymagającym pracy milionów neuronów, a czymś nie biernym, dostarczają przypadki osób, które doznały uszkodzeń któregoś z 30 obszarów kory wzrokowej, zaangażowanych w percepcję wzrokową.

Jonathan I., malarz, jeden z najsłynniejszych pacjentów neurologa (i autora wielu bestsellerów, w których opisuje historie swoich pacjentów) Olivera Sacksa, po wypadku samochodowym widział świat wyłącznie w odcieniach szarości. Nie dostrzegał żadnych kolorów, nie potrafił sobie wyobrazić kolorowych przedmiotów, nie pamiętał również, jak kolory wyglądają. Nawet śnił wyłącznie w odcieniach szarości. Zjawisko koloru nagle całkowicie zniknęło ze wszystkich obszarów życia Jonathana. Ledwie mógł znieść widok przedmiotów, które zdrowe osoby odbierają jako kolorowe - owoce, zwierzęta, nawet twarze  wydawały mu się brudne i ołowiane. Najlepiej czuł się z naturalną bielą, czernią i szarością.

W przypadku całkiem popularnego daltonizmu - braku umiejętności rozróżniania niektórych barw - przyczyna leży w nieodpowiednim zróżnicowaniu tzw. czopków - leżących na siatkówce receptorów światła. Dla daltonistów np. dojrzałe jabłko będzie miało taki sam kolor jak trawa - brak jednego z trzech rodzajów czopków sprawia, że nie można rozróżnić barwy czerwonej i zielonej. Inne kolory mogą być jednak całkowicie widoczne. Problemem Jonathana nie były jednak oczy - nie doznał uszkodzenia receptorów na siatkówce, zniszczeniu uległy natomiast komórki z tzw. obszaru V4 w korze wzrokowej w płacie potylicznym, odpowiedzialne za opracowywanie kolorów.

Strata barw pozwoliła Jonathanowi widzieć świat inaczej: jego wzrok stał się ostrzejszy, zdecydowanie lepiej radził sobie w ciemnościach, bez kolorów łatwiej mu było rozróżniać przedmioty po fakturze, stał się bardziej wyczulony na ruch i lepiej dostrzegał głębię. Ołowiany świat nie napawał go radością, ale potrafił się w nim odnajdywać lepiej niż wtedy, gdy jego zdrowy wzrok rozpraszały radosne barwy.

Dlatego w gorszej niż Jonathan sytuacji znajdą się osoby, które w efekcie lezji innego obszaru mózgu (tzw. pola V5 i jego okolic) zostaną pozbawione zdolności widzenia ruchu. Pacjent z takim problemem będzie miał wrażenie, jakby dostrzegał pokaz wolno zmieniających się fotografii. "Ślepota na ruch" uniemożliwi oszacowanie prędkości poruszania się obiektów ani kierunku, w którym ruch następuje.

Pacjent na przykład nie będzie widział lecącej z kranu wody - zobaczy tylko nieruchomy słup cieczy. Samochody na ulicy będą sprawiać wrażenie, jakby teleportowały się z miejsca na miejsce, a rozmowa z drugim człowiekiem będzie przypominać rozmowę przez telefon albo konwersację z robotem - nie będzie można dostrzec ruchu warg.

Inny pacjent Sacksa, doktor P., wybitny muzyk, znany jako "mężczyzna, który pomylił żonę z kapeluszem", miał problem z identyfikowaniem obiektów i postrzeganiem ich jako całości. Wyraźnie widział szczegóły, opisywał oglądane obrazki, ale nie potrafił wykorzystać postrzeganych detali do odgadnięcia, czym jest dany przedmiot. Rękawiczkę drobiazgowo opisywał jako "powierzchnię ciągłą, obejmującą samą siebie, z pięcioma wybrzuszeniami", ale nie potrafił powiedzieć, do czego służy.

W efekcie swojej choroby doktor P. nie rozpoznawał również twarzy i widział je tam, gdzie nie powinien. Jak obrazowo opisuje Sacks, "na ulicach dobrotliwie poklepywał hydranty i liczniki parkingowe, biorąc je za dziecięce głowy. Bardzo uprzejmie zwracał się do rzeźbionych gałek na meblach i dziwił się, że mu nie odpowiadają". W przypadku doktora P. uszkodzone musiały zostać neurony odpowiadające za identyfikację kształtów. W tym skomplikowanym procesie biorą udział komórki z kilku obszarów, uszkodzenie na którymś etapie skutkuje agnozją wzrokową - pacjent, jak doktor P., prawidłowo widzi, ale nie rozpoznaje przedmiotów. Jeżeli nie funkcjonuje wyłącznie rozpoznawanie twarzy, mówi się o prozopagnozji.

Johna Locke’a, brytyjskiego filozofa, poproszono kiedyś o rozwiązanie następującej zagadki. Pewien człowiek, niewidomy od urodzenia, dzięki zmysłowi dotyku potrafił odróżniać kulę od sześcianu. Człowiek ten przeszedł później operację, w wyniku której zaczął widzieć. Czy samym wzrokiem będzie mógł odróżnić kulę od sześcianu?

Locke nie znał dokładnych praw działania ludzkiej percepcji wzrokowej, ale podał prawidłową odpowiedź - przeczącą. Jeżeli osoba niewidoma od urodzenia (czy wczesnego dzieciństwa) nagle zacznie widzieć, bez żmudnego treningu nie będzie w stanie zrobić większego użytku z nowego zmysłu. Świat będzie dla niej mieszaniną barw i chaotycznych kształtów.

U niewidomych od urodzenia kora mózgowa organizuje się inaczej niż u osób ze zdrowymi oczami. Dominującą rolę zaczynają odgrywać inne zmysły - słuch czy dotyk. Niewidomi w pewnym sensie "widzą" rękami - do rozpoznawania obiektów używają dotyku. Jeżeli nagle odzyskają wzrok, dalej będą potrzebować rąk, by "zobaczyć" (identyfikować) przedmioty. Same oczy - i nie w pełni rozwinięta kora wzrokowa - przynajmniej na początku na niewiele im się zdadzą. Tacy pacjenci przez jakiś czas najczęściej w ogóle wolą nie otwierać oczu.

Jeszcze jeden z pacjentów Sacksa, Virgil, który słabo widział od urodzenia, a całkowicie stracił wzrok we wczesnym dzieciństwie, po kilkudziesięciu latach pomyślnie przeszedł operację oczu. Nie zaczął widzieć od razu - początkowo dostrzegał tylko plamę kolorów i kształtów. Virgil spędzał długie godziny na obmacywaniu przedmiotów i uczeniu się kojarzenia wrażeń dotykowych z bodźcami wzrokowymi. Nie mógł się również powstrzymać, by nie dotykać twarzy osób, które go odwiedzały. Zanim czegoś nie dotknął, nie był w stanie wiele powiedzieć na temat danego obiektu. Dopiero później oznajmiał, że doskonale widzi wszystkie cechy.

U pacjentów odzyskujących wzrok po długim okresie ślepoty zaburzone będzie odczuwanie przestrzeni. Virgil sięgał po oddalony budynek, sądząc, że to zabawka; bał się, że ptaki podlatują zbyt blisko niego, gdy w rzeczywistości latały w bezpiecznej odległości. Nie czerpał również żadnej przyjemności z oglądania telewizji, jeżeli wyłączony został dźwięk. Przestawał wówczas rozumieć, co się dzieje na ekranie. Jeszcze większe trudności z nauką widzenia mają osoby, które aż do przeprowadzonej w dorosłym wieku operacji w ogóle nie widziały.

Nie znamy jeszcze kompletnej odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób mózg tworzy umysł i w jaki sposób przebiega myślenie, ale podstawą, zdaniem neuronaukowców poznawczych, jest posługiwanie się przez mózg wielomodalnymi (pochodzącymi od różnych zmysłów) reprezentacjami obiektów świata zewnętrznego.

Osoby niewidome pozbawione są reprezentacji wzrokowych, ich mózgi inaczej niż mózgi widzących budują ich własny świat - wykorzystując więcej reprezentacji zapachowych, dotykowych, smakowych i dźwiękowych. Gdy pacjent nagle odzyska wzrok, jego świat diametralnie się zmienia. Mogą upłynąć miesiące, zanim jego mózg nauczy się dołączać kolejną, nieznaną dotąd modalność do reprezentacji. A i tak wzrok dla takiej osoby prawdopodobnie nigdy nie stanie się tak samo istotny, jak dla kogoś, kto widzi od urodzenia. Największą plastycznością mózg charakteryzuje się w dzieciństwie. To w tym okresie rozstrzyga się to, jak będzie wyglądał świat, który na użytek całego ciała mózg będzie konstruował.

Łukasz Kwiatek

GraniceNauki.pl to serwis popularnonaukowy Centrum Kopernika Badań Interdyscyplinarnych i wydawnictwa Copernicus Center Press