Пять чувств: как мы воспринимаем материальный мир?
Лента новостей
Почему острое больше не считается одним из вкусов, как именно мы видим предметы, что такое эффект «коктейльной вечеринки» и другие загадки пяти чувств, благодаря которым мы ощущаем себя живыми
Принципы зрения
Вплоть до XVIII века почти вся мировая наука серьезно считала, что люди буквально стреляют своими глазами, чтобы что-то увидеть. В V веке до нашей эры Эмпедокл постулировал, что все сущее состоит из четырех элементов: земли, воды, воздуха и огня, а в человеческом глазу огонь зажгла Афродита. Глаз светит как фонарь, а обратно возвращаются отраженные лучи. Этим можно даже было объяснить разную видимость объектов днем и ночью. Эту теорию в целом поддерживал Платон, писавший: «Из органов боги прежде всего устроили светоносные глаза». Позже тему развивали Евклид и Птолемей. А весьма авторитетный во II веке нашей эры врач и философ Клавдий Гален добавил к ней подробности строения глаза. В качестве доказательства светоносности указывали, например, что у кошек глаза светятся в темноте.
Удивительно, что долгое время никто это не опровергал, хотя бы опытом с черной кошкой в темной комнате. Но были и аргументы против: если рядом с тобой особо зоркий товарищ, то и ты при этом должен видеть лучше. Но это не работает. Первым, кто почти все правильно объяснил, был арабский средневековый ученый Ибн аль-Хайсам, или Альхазен. Видимые тела испускают лучи, которые попадают в глаз. Любой точке объекта соответствует точка глаза, а нервы передают сигнал в мозг. Он же объяснил бинокулярное зрение и эффекты преломления. На его работы ссылались Ньютон, Гюйгенс и другие великие ученые.
После этого спорили уже только о природе света — корпускулярной или волновой. Пока решили: пусть остаются оба варианта. На выбор. Сегодня мы знаем почти все о строении глаз и их несовершенстве, корректируем зрение очками и телескопами, тешим мозг оптическими иллюзиями и, глядя на изощренные deep- и просто фейки ранней эпохи искусственного интеллекта, повторяем вслед за Козьмой Прутковым: «Если на клетке слона прочтешь надпись «буйвол», не верь глазам своим».
Вкус открытия
Среди основных воспринимаемых нами вкусов — соленый, кислый, сладкий, горький. Острота, она же жгучесть, недавно была исключена из этого списка. Ее убрали потому, что она воспринимается не вкусовыми сосочками, а тепловыми рецепторами, которые действуют на тройничный нерв примерно так же, как и высокая температура. Реально от жгучих веществ локальная температура не повышается, но капсаицин вызывает раздражение и воспаление. А этанол в высоких концентрациях может привести к химическому ожогу, хотя его быстрое испарение способно даже охладить прилегающие ткани.
Предполагают, что капсаицин появился в перцах чили для защиты от грызунов. Из млекопитающих, помимо человека, только маленький зверек из тропиков под названием северный древоточец может употреблять острую пищу. А вот птицы к капсаицину нечувствительны и вдобавок не могут переваривать перечные зерна, а переносят их в своих желудках в целости и сохранности на дальние расстояния. Кроме капсаицина, жгучестью обладают пиперин из черного перца, гингерол из корня имбиря и аллилизотиоцианат из горчицы, хрена или васаби.
Жгучесть традиционно измеряют в единицах Сковилла, где болгарский сладкий перец имеет ноль, а кайенский — до 50 тысяч. Индекс капсаицина — 16 млн единиц, а самое жгучее вещество — еще в тысячу раз острее. Это резинифератоксин, он содержится в двух видах молочая из Марокко и Нигерии. Привыкание к остроте связано с утерей чувствительности рецепторов — при легком воздействии перца чили возращение к норме происходит в течение максимум получаса, лечебные пластыри отключают рецепторы на дни и даже недели, а максимальная концентрация просто разрушает нервные окончания. Их регенерация может длиться до нескольких месяцев.
Место жгучести в списке основных вкусов теперь занимает «пикантный», или «умами», сложный вкус, в котором соединились сладость и соленость, кислота и горечь.
Слух: психоакустика
Мы понимаем, как устроено ухо с барабанной перепонкой, тремя микрокосточками, улиткой и кучей сенсоров; какой диапазон частот способен слышать человек (считается, что это от 16 герц до 20 килогерц, но реально меньше). Мы знаем, что очень короткие звуки человек не определяет по высоте тона, они воспринимаются как сухой щелчок. Мы отдаем себе отчет, что звук, как и изображение, воспринимается с эффектом инерции длительности. Поэтому его можно сжимать до формата типа MP3 десятикратно по сравнению с оригиналом без катастрофического падения качества. Но ученые пока не могут объяснить детально, как именно мозг работает со сложными звуковыми сигналами. Хотя и пытаются.
Эффект «коктейльной вечеринки» позволяет нам вести разговор с человеком, голос которого существенно ниже по громкости, чем окружающий шум. Это объясняют в первую очередь избирательным вниманием. Мозг настраивается на собеседника, используя тон, тембр и частоты звука речи как ориентиры. Если человек раньше уже слышал голос собеседника, его память может сохранять «аудиальный образ» тембра и интонаций. Мозг может дополнять недостающие слова и звуки, исходя из контекста разговора. А разница во времени и интенсивности, с которой звуки достигают каждого уха, помогает определить, откуда исходит каждый звук. Стереоспособности человека и большинства животных действуют, кстати, только в горизонтальной плоскости, поскольку уши у них расположены симметрично. А у некоторых видов сов они на разной высоте, что дает им возможность ориентироваться по звуку в темноте 3D-реальности. А вот динамическая адаптация слуха к резко изменяющимся шумовым условиям по-прежнему остается во многом загадкой.
Механизмы обоняния
Обоняние устроено сложнее, чем другие чувства человека. Если слух обходится двумя основными типами рецепторов, зрение — четырьмя, вкус — пятью, а осязание — шестью, то обонятельных рецепторов у человека около 400 функциональных типов. Есть даже отдельный рецептор для альдегидов — OR6A2, некоторые вариации которого делают запах и вкус кинзы (кориандра) неприятным и мыльным. Механизмы обоняния были открыты в 90-е годы XX века, а американцы Линда Бак и Ричард Аксел получили за это Нобелевскую премию в 2004 году.
Каждый рецептор в носу распознает только свою часть молекулы запаха, а нейроны через обонятельную луковицу передают сигналы напрямую в мозг, который и воссоздает запах в привычных нам образах. Запахи ощущаются не только при вдохе, но и ретроназально — при выдохе и во время пережевывания пищи. Они дополняют вкус еды и напитков, действуя совместно с вкусовыми рецепторами и даже вместе со слухом, который, например, реагирует на хруст огурца. У рыб, мышей и человека способность воспринимать запах связана с предпочтением партнеров, имеющих иные гены. Это важно для иммунитета потомства.
Люди по запаху могут распознавать кровных родственников: так мать узнает биологических детей, а дети младше 12 лет — родных братьев и сестер. С термином «аносмия», или потеря обоняния, мы хорошо познакомились в период ковида, и многим это не понравилось. Научные исследования связывают потерю обоняния с общим состоянием нервной системы и мозга и повышенным риском смерти в течение пяти лет. А отвращение к запахам называют «осмофобией». Как показало исследование Стокгольмского университета в 2018 году, люди, чувствительные к неприятным запахам тела, чаще других придерживаются консервативных и авторитарных взглядов.
Осязание и воля
Среди пяти традиционных чувств наряду со зрением, слухом, обонянием и вкусом осязание стоит несколько особняком. Прежде всего потому, что у него нет единого органа. В мышцах, сухожилиях и суставах есть проприорецепторы, дающие информацию о положении и движении частей тела, в некоторых внутренних органах и в роговице глаза есть датчики прикосновения и давления. Ну а кожа и слизистые оболочки, более всего задействованные в осязании, сами по себе не являются сенсорами, но содержат в себе различные сенсорные системы. Тельца Пачини и Мейснера реагируют на давление и вибрацию, медленно адаптирующиеся диски Меркеля позволяют определять форму и текстуру предметов, тельца Руффини реагируют на растяжение кожи.
Есть еще и терморецепторы, которые отвечают за относительное ощущение холода/тепла, а также ноцицепторы, вызывающие ощущение боли в ответ на потенциально повреждающие стимулы. Восприятие касаний как приятных связывают со специализированными нервными волокнами — С-тактильными афферентами. Они чувствительны к легким и медленным поглаживаниям. Активация этих волокон высвобождает гормон привязанности окситоцин. Волоски на коже увеличивают поверхность, на которую могут воздействовать стимулы, и могут работать как усилители сигнала от прикосновений.
Считают, что осязание играет огромную роль в осознании ребенком собственного «я» в раннем возрасте. Прикосновение к своему собственному телу посылает в мозг сразу два тактильных сигнала одновременно. В философском плане отмечают тесную связь осязания с волевыми действиями. Прикосновение обычно требует активных исследовательских движений. Похоже, что только при прикосновении мы вступаем в прямой контакт с реальностью. А она либо поддается, либо активно сопротивляется нашим действиям.
Рекомендуем:
Рекомендуем:
