Представьте, что смотрите на дерево. Вы различаете ствол, ветви, листву. Видите цвет – зеленое облако, окутывающее коричневые сучья. Без труда отделяете дерево от фона. Ощущаете глубину пространства – понимаете, как далеко оно находится. Замечаете, как дерево чуть покачивается на ветру. И возникает вопрос: как же мы видим все, что видим?

Первое, что приходит в голову: наши глаза верно воспроизводят картину внешнего мира, которую мы видим. Но это заблуждение. Хрусталики наших глаз проецируют на сетчатку изображение уменьшенное, перевернутое и плоское – совсем не то, что мы видим, глядя на дерево. Мы видим реконструкцию внешнего объекта – в правильной ориентации, объемную и соразмерную с учетом расстояния до нее. Эта реконструкция – плод работы зрительной коры и связанных с ней областей мозга.

Зрительная кора использует иерархически организованные детекторы признаков. Как мы уже знаем, детектор признаков Хьюбела и Визеля представлял собой иерархическую сеть, где способность нейрона верхнего уровня распознавать линии возникала благодаря одновременной активации нейронов нижнего уровня. Но эмерджентность на этом не заканчивается.

Одновременно активные детекторы линий помогают распознавать более сложные формы. Скажем, квадрат можно обнаружить благодаря одновременной активации четырех детекторов линий, подобных элементу E на рисунке 2.6, – по одному на каждую сторону квадрата. Детектор квадратов можно представить расположенным на более глубоком уровне, чем детекторы линий. На еще более глубоком уровне нейронной сети возможно распознавание кубов, параллелепипедов и других сложных форм.

На самом деле свойства нейронных откликов невозможно исчерпывающе описать простыми терминами вроде детекторы линий или детекторы квадратов. То, что Хьюбел и Визель называли линиями, скорее напоминает участки с чередующимися полосами, а на высших уровнях формы, распознаваемые зрительной корой, обычно не поддаются простому описанию. И все же то, что мы видим, – результат конструктивного процесса, в котором участвуют нейроны со все более сложными профилями отклика на разных уровнях. Когда на сетчатку попадает изображение дерева, нейроны нижних слоев зрительной коры распознают простые признаки – линии и цвета. Нейроны последующих слоев объединяют информацию о признаках, выявленных на нижних уровнях, и распознают признаки сложных форм, глубины и движения. Нейроны высших слоев способны интегрировать информацию от предыдущих слоев – их детекторы признаков реагируют на высокоуровневые аспекты формы дерева целиком. Примечательно, что специального нейрона – «детектора деревьев» – или выделенной группы нейронов, отвечающих за восприятие дерева как целого, по-видимому, не существует. Наше зрительное представление дерева складывается из паттерна активности всей совокупности нейронов в зрительных областях мозга.