Энн-Софи Барвич – Философия запаха. О чем нос рассказывает мозгу (страница 33)

У человека и других млекопитающих обонятельная система эволюционировала таким образом, чтобы помогать ориентироваться с помощью обонятельных сигналов через назальный цикл – непроизвольный механизм, при котором скорость дыхания у ноздрей чередуется.

«Колеблется толщина обонятельного эпителия, что приводит к изменению доступа воздуха и, следовательно, скорости поступления воздуха», – поясняет Эйвери Гилберт. Мы не отдаем себе в этом отчет, но наши две ноздри вдыхают воздух с разной скоростью! Одна сторона носа всегда слегка заложена. Поэтому одна ноздря чуть медленнее проводит воздух, чем другая. Ноздри чередуется. Принято считать, что назальный цикл меняется примерно каждые два с половиной часа[247]. Однако гипотеза ритмичности этого процесса не прошла достаточно строгой проверки из-за нехватки статистических данных. В двух проведенных Гилбертом исследованиях было показано, что «ноздри открываются поочередно, но нерегулярно», то есть неритмично.

Ритмично это происходит или нет, но изменение скорости воздушного потока позволяет носу обнаруживать больше разных запахов. В зависимости от массы и размера одни молекулы запаха перемещаются быстрее других и быстрее взаимодействуют с рецепторами назального эпителия. Кроме того, молекулы запаха различаются по скорости связывания. Вдыхание с двумя разными скоростями позволяет носу шире «забрасывать сети» в поисках стимулов. Это также помогает носу замечать изменения в локализации источника запаха.

Действие этого механизма можно наблюдать на примере собак. Почуяв запах, собаки берут след. Однако они не идут по прямой. Они ходят кругами вдоль этого пахучего следа, уточняя его направление. Они «видят», куда ведет след, не лучше, чем люди. Собаки находят остатки запаха и идут по нему, двигаясь по контурам следа. Этим принципом пользуются все животные, включая бабочек, рыб и людей. Нейробиолог Том Финджер из университета Колорадского объясняет: «Исходя из ширины шлейфа запаха, можно рассчитать расстояние. Когда шлейф отходит от источника, его молекулярные контуры достаточно четки. Источник испускает запах с определенной концентрацией. По мере удаления от источника контуры размываются в результате диффузии. Животное может определить расстояние на основании того, насколько четкими являются контуры шлейфа. Я думаю, это еще одно измерение [в восприятии запаха], которое люди обычно не учитывают. Четкость перехода между «нахождением в шлейфе» и «нахождением за пределами шлейфа» сообщает информацию о расстоянии до источника».

Люди ориентируются с помощью носа точно так же. Гилберт упомянул статью психолога Люсии Джейкобс из Беркли, вышедшую в 2015 году[248]. По его словам, в этом исследовании «она вводила людей с завязанными глазами и в наушниках в помещение с источником запаха в каком-то месте; она раскручивала их, после чего они должны были самостоятельно ориентироваться на этот источник, и они могли это делать!»

Вопреки устоявшемуся мнению, люди не так уж далеки от собак по способности следовать за запахом. Это было показано в 2007 году Ноамом Собелем и молодым исследователем Джессом Портером, которые смоделировали человеческое умение идти за запахом, как собаки[249]. В их исследовании 32 голодных студента из Беркли отслеживали запах шоколада. Чтобы удостовериться, что студенты ориентировались только по запаху, а не по каким-то другим сигналам, участников эксперимента искусственным образом лишили других источников чувственной информации (повязка на глаза, перчатки, наколенники и др.) Действия студентов в поисках следа были сравнимы с действиями собак, идущих по следу фазана. Студенты вели себя так же, как собаки, перемещаясь вдоль следа круговыми движениями. Кроме того, после тренировки студенты выполняли это задание быстрее и лучше!

Однако, возможно, пока рано утверждать, что нос человека действует так же, как нос собаки. Александра Горовиц, когнитивист из колледжа Барнард, изучает собак[250]. Она включается в разговор: «Давайте сравним профессионального ученого, занимающегося вопросами обоняния, который целый день о нем думает, с собакой поисково-спасательной службы». Горовиц смеется и продолжает уже серьезнее: «Меня интересует поведение. Что люди делают с помощью носа? Что собаки делают с помощью носа? Мы, люди, не пользуемся преимущественно ортоназальным обонянием. А собаки пользуются. Если вы посмотрите на высококвалифицированных собак, которых тренировали… не только быть отличными нюхачами, но и просто иметь мотивацию, чтобы выполнять специфические задачи по распознаванию запахов и сообщать, когда они находят то, на что вы их натаскивали… они оказываются вне конкуренции».

Горовиц предостерегает от того, чтобы делать окончательные выводы на основании исследования Собеля. «В том исследовании в Беркли было несколько интересных особенностей. Одна из них – это след, который они прочертили и который продолжал оставаться на земле. Они растянули на траве нитку, пропитанную запахом шоколада, который можно учуять обычным носом. И оставили ее там. Таким образом, источник запаха все еще присутствовал в траве, тогда как идущая по следу собака ищет запах, исходивший от источника. Очевидно, что в воздухе что-то остается – испарившиеся молекулы, – иначе собаки не могли бы ничего учуять. Но в случае собак источника молекул уже нет. И это очень важно. Поэтому более полезным для сравнения было бы растянуть в траве нитку, а потом ее убрать, поскольку тогда бы вы просили участников найти след, оставленный источником, а не сам источник».

Горовиц также указывает на разницу в скорости ответа собак и людей. «Несколько участников справились с заданием. Но время, которое у них ушло на выполнение задачи, чрезвычайно велико. Много – думаю, до четырнадцати – минут для обнаружения следа, если они вообще справлялись с заданием и не бросали дело». Однако она замечает: «Интересно, что [участники] улучшали свои способности. Эксперимент показал, что мы можем использовать свои носы. Практикуясь, мы можем совершенствоваться, что подтвердит любой парфюмер. Но все же обонятельный аппарат собак, по-видимому, в тысячи раз лучше нашего. Их естественное поведение отличается от нашего. Полагаю, это определяет очевидное различие между собаками и людьми».

Но дело не в том, так же мы хороши, как собаки, или нет. Дело в том, что человеческая поведенческая способность обнаруживать и отслеживать запахи тоже весьма точна. Однако люди редко решают задачи, в которых требуется идти по следу; они редко ползают на четвереньках по земле. А ведь именно отсюда исходит большинство запахов. Запахи в основном концентрируются у поверхности предметов.

Важнейший элемент пространственного поведения, связанного с обонянием – движение. Это активное измерение расстояния между источником запаха и наблюдателем[251]. В отличие от обработки сигналов других дистальных чувств, нетренированный мозг не может вычислить расстояние до далекого источника запаха (как, например, расстояние до источника звука по временной задержке звукового сигнала с регулярными пространственно-временными характеристиками). В системе обоняния мозг получает информацию о расстоянии до источника за счет непосредственного контакта носа со стимулом и перемещения наблюдателя вдоль градиента концентрации – распределения концентрации химических молекул в шлейфе запаха.

Расчет этого действия включает в себя временное измерение. Финджер комментирует: «Чтобы добраться до предмета, вы должны идти по следу. Тогда как в случае зрения и вкуса вы сразу понимаете, где находится предмет. По моему мнению, обоняние в гораздо большей степени связано с учетом времени для получения пространственной информации». На это Айна Пьюс отвечает, что обоняние «в некоторых отношениях имеет сходство со слухом, в котором стимул распознается по временной развертке».

Рассуждения на тему сенсорно-двигательной активности получили развитие в так называемых экологических теориях восприятия – энактивизме и эмбодименте. Эти теории в 1960-х и 1970-х годах выдвинул психолог Джеймс Дж. Гибсон[252].Его последователями в 1990-х годах были биологи Франсиско Варела и Умберто Матурана[253]. Сегодня эти теории всплывают в философских спорах в различных формах[254]. Если не вдаваться в подробности интеллектуальных различий, сторонники данных теорий предостерегают против четкого разделения восприятия, тела и окружающей среды при анализе восприятия. Устройство организма и предпринимаемые им действия на самом базовом уровне формируют содержимое восприятия. Поэтому сенсорный стимул и двигательную реакцию нужно воспринимать в сопряжении и анализировать одновременно (хотя суть этого сопряжения остается предметом серьезных разногласий). Тело наблюдателя эволюционировало для восприятия взаимодействия с внешней средой при ее освоении. Важнейшая задача чувств в том, чтобы служить надежным проводником организма при принятии решений. Поэтому биологические факторы оказывают дифференцированное влияние на то, каким образом внешняя информация поступает в первый раз и затем осознается как содержимое восприятия.

Поведение в значительной степени определяет, как информация достигает мозга и обрабатывается в нем. Мозг, конечно же, часть тела; одна из его ключевых функций заключается в координации и интеграции сигналов тела. То, как мы нюхаем – блестящий пример, показывающий влияние поведения на обработку сигнала в мозге, поскольку нюхательное поведение соответствует колебательным ритмам активности мозга. Колебания активности нейронов вызываются изменением мембранного потенциала при передаче сигналов нейронами, что можно зафиксировать с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Колебания соответствуют активности популяций нейронов, а их волны отражают переходы между состояниями с более высоким и более низким уровнем возбуждения. Эти изменения состояния определяют отбор входящей информации. Более высокий уровень возбуждения способствует выявлению определенного типа сигнала; более низкий уровень возбуждения подавляет определение того же сигнала[255].