В «Книге о живописи» Леонардо да Винчи есть такие строки: «Натуру, рассматриваемую двумя глазами, невозможно передать на картине так, чтобы там она была видна с равной выпуклостью, хотя бы линии, свет, тени и цвет переданы были совершенно в точности». (Вполне возможно, что художники и философы задумывались об этом и раньше, но слова Леонардо – первое письменное свидетельство.)
Почему? Потому что написанная художником плоская картина попадает одинаково на одни и те же точки сетчатки в правом и левом глазу: глаз сразу замечает отсутствие стереоскопической объемности.
Чтобы предметы стали стереоскопичными, изображения на правой и левой сетчатках обязаны быть несимметричны относительно оптической оси глаза. Тогда мышцы поворачивают глаза так, чтобы одинаковые точки изображений пришлись на так называемые корреспондирующие области сетчаток. После этого две картинки сливаются в одну и происходит фузия, по терминологии офтальмологов.
Англичанин Джозеф Гаррис в 1775 г. осознал роль параллакса: «...Это дает нам видимый рельеф предмета, помогая различить его и отделить от плоскости, в которой он лежит. Так, нос тем более выделяется, чем больше мы видим его с обеих сторон лица одновременно». А 63 года спустя его соотечественник лорд Чарлз Уитстон (который придумал известный всем электротехникам, а сейчас, кажется, и школьникам «мостик Уитстона» для высокоточного измерения электрических сопротивлений), сконструировал первый в истории стереоскоп. С помощью этого прибора изобретатель продемонстрировал, что две нарисованные с чуть-чуть разных точек зрения картинки – о фотографии тогда еще никто ничего не знал, и их рисовали с помощью двух разнесенных камер-обскур – после слияния дают чрезвычайно объемный образ.
В том же году французский изобретатель Дагер обнародовал свой способ получения фотографических изображений – дагерротипов, и уже несколько месяцев спустя знаменитый физик Араго высказал мысль о возможности стереоскопической фотосъемки...
Вернемся в физиологию. Удивительно, но мало кто осознаёт, каким поразительным достижением эволюции является сама по себе способность видеть. Нейронные связи зрительной системы, благодаря которым формируется бинокулярный объемный образ, возникают не случайно, не просто потому, что в мозгу миллиарды нейронов, – нет, для этой фантастически сложной сети есть план, генетически заложенный в организм.
Среди прочего подтверждение этому – многочисленные опыты, начало которым положили эксперименты английского физиолога Т. Бауэра. Благодаря им стало ясно: способность к объемному восприятию возникает у малышей «сама собой».
Двухмесячные дети, у которых нет еще серьезного зрительного опыта (они ведь по большей части спят), определяют расстояние до кубиков независимо от размера изображения на сетчатке. Что делал Бауэр? Он ставил кубики разного размера так, чтобы картинки на сетчатке были одинаковыми. Или, наоборот, располагал одинаковые кубики так, чтобы они проецировались на нее как предметы разного размера.
Ухищрения оказались напрасны. Малыша обмануть не удалось. «Свой», контрольный кубик он никогда не путал с «подделывающимися» под него. Не путал потому, что смотрел на мир обоими глазами и что именно к этому моменту, к восьмой неделе жизни, его глаза приобрели некоторую возможность двигаться слаженно. Стали, пусть еще не очень умело, взаимодействовать так, как того требует бинокулярное стереоскопическое зрение.
Вся работа шла по классической методике условных рефлексов. А когда надо было поощрить младенца, подкрепить правильный выбор, ему не еду давали, как щенку там или котенку, – нет, с ним играли в «ку-ку». Из-под стола появлялась вдруг симпатичная улыбающаяся девушка, говорила весело: «Ку-ку!», и за такую «духовную пищу» малыш готов был по двадцать минут участвовать в эксперименте, не засыпая.
Но, конечно, не следует преувеличивать возможности двухмесячного младенца. Гигантскую по сложности программу формирования аппарата бинокулярного зрения ему предстоит еще очень долго осваивать. Особенно важны первые полгода после рождения, любые нарушения в это время тяжко отзываются на последующем.
Примерно к трем годам острота зрения ребенка достигает 2/3 остроты взрослого, и в это же время оканчивается второй критический период развития бинокулярного восприятия окружающего мира. Однако все еще нельзя сказать, что стереоскопическое зрение вполне отлажено: по многим данным, лишь к 11...13 годам это восприятие поднимается на уровень взрослого.
К сожалению, существует немало наследственных и приобретенных причин, нарушающих в раннем детстве (а порой и в зрелом возрасте) способность к фузии. Изображения от обоих глаз тогда не сливаются в одно. Расслабьте глазные мышцы, глядя на эту страницу, и вы ощутите, каково приходится человеку с таким дефектом: строчки раздваиваются, ни читать, ни даже просто видеть в таком состоянии невозможно...
– Крайне тягостное ощущение, – говорит профессор Эдуард Сергеевич Аветисов, руководитель одного из отделов Научно-исследовательского института глазных болезней имени Гельмгольца, где лечат косоглазие, восстанавливают панорамное, а нередко и объемное бинокулярное зрение. – Мозгу тут ничего не остается, как убрать, подавить одну из картинок. А что значит – подавить? Человек сам себя делает, по сути, слепым на один глаз! И хотя весь зрительный путь в порядке, – возникает амблиопия. Если такое случится в раннем детстве, когда малыш еще не умеет говорить, он и пожаловаться не может. Мозг же, эта сверхпластичная система, перестроится с возрастом настолько, что привести зрение в норму будет нелегко.
– Придется резать глазные мышцы, чтобы исправить положение глаз?
– Если бы только это, проблемы бы не было. Одной операцией ничего не добиться. Надо пробудить нейроны, которые долгое время не действовали или действовали, так сказать, в десятую долю своей силы. Надо активизировать сетчатку, высшие отделы зрительного тракта.
Оказывается, у страдающих косоглазием и связанными с этой болезнью нарушениями бинокулярного зрения, по-иному, чем у здоровых, функционируют зрительные области головного мозга. Подавление работы зрительного пути не означает, что глаз потерял светочувствительность. До затылочных отделов коры идут какие-то сигналы, а в коре, там, где два изображения должны слиться вместе, «ненужные» сигналы отбрасываются. Даром для нейронных структур это не проходит...
Как же врач пробуждает нейроны? Эдуард Сергеевич рассказал, что для этого существует несколько методов. Например, центральную ямку сетчатки раздражают очень мощным, тонким, словно спица, лучом. Способ так и называется – «слепящее» (он жестом и голосом изобразил кавычки) раздражение. Аветисов и его коллеги предложили метод давно, еще в начале 60-х гг., и сейчас его используют в детских садах, где лечат страдающих амблиопией детей. В итоге дремлющие связи между сетчаткой и зрительной корой пробуждаются, острота зрения косящего глаза возрастает, нередко весьма существенно – с сотых долей нормальной остроты почти до единицы.
Другой метод – длительную «заклейку», окклюзию глаза, видящего хорошо, – предложил еще в 1743 г. известный французский естествоиспытатель Бюффон. Он написал об этом в диссертации «О причинах косоглазия и способах его лечения», и метод оказался настолько хорош, что врачи пользуются им и спустя почти два с половиной столетия.
А из новейших способов лечения стоит отметить раздражение сетчатки лучом лазера, формирующего на глазном дне черно-красные решетки заданной врачом пространственной частоты. (Решетки! Вот до каких практических высот поднялись они, эти кое-кому представлявшиеся «пустыми» нейрофизиологические идеи о мозговой голографии!)
Лазер хорош тем, что созданная им решетка – это следствие интерференции лучей, а значит, она обладает такими великолепными характеристиками, которых с помощью диапозитива никогда не получить. Ее контрастность близка к ста процентам, то есть в самых темных местах у нее действительно чернота, отсутствие света. Яркость же света изменяется в линиях решетки не скачком, а плавно, синусоидально. Так создаются идеальные условия для прохождения сигнала через зрительный тракт. А решетки, как мы знаем, – это тот самый сигнал, на который природой настроены рецептивные поля нейронов затылочной коры. Кстати, именно с помощью лазерных решеток установили, что безукоризненно работающий глаз воспринимает лучше всего все-таки вертикально ориентированные линии, а хуже всего – наклонные под углом 45 градусов.
