Визуальные образы как параметры порядка зрительного восприятия

В книге «Принципы работы головного мозга» Хакен предложил объяснение зрительного восприятия и формирования образов с помощью принципа подчинения синергетики.

Хакен утверждает, что в ситуации начального рассмотрения картины или визуального образа мозг воспринимает не образ, а комбинацию различных паттернов - возможных структур восприятия. Предполагается, что мозг обучен распознавать паттерны и содержит в себе память - как набор прототипов - идеальных паттернов и соответствующих им параметров порядка.

При зрительном восприятии прототипы мозга соотносятся с параметрами порядка образа. Мозг исследует близость паттерна к прототипу. Таким образом, параметры порядка, соответствующие образу и прототипам, начинают конкурировать, и один из параметров порядка - наиболее близкий к прототипу, побеждает, отождествляясь с ним.

Далее этот параметр порядка перестраивает всю систему восприятия, заставляя мозг как бы «дорисовывать» образ до целостного восприятия. Этим можно объяснить способность нашего мозга достраивать целое изображение по его частям.

Классические иллюзии восприятия - неоднозначные фигуры, например, бистабильность «ваза - лицо» объяснимы как переключения между параметрами порядка - макроструктурами восприятия в сети нейронов головного мозга.

Встает вопрос о том, как мозг получает прототипы и как он формирует образы?

Прототип связывается с устойчивостью паттерна восприятия. Паттерны - на макроуровне - могут иметь сложную фрактальную структуру, а динамика их параметров порядка описывается с помощью нелинейных дифференциальных уравнений, теории катастроф.

Предполагается, что запоминаются и становятся выразительными только устойчивые образы, по которым мозг сравнивает все остальные паттерны. Прототипы воспроизводятся визуальной культурой человека.

На основании этих представлений Хакен создал ряд математических моделей так называемого «синергетического компьютера», показавшего хорошие результаты при распознавании лиц людей и их эмоциональных состояний.

С работами Германа Хакена перекликаются работы нейрофизиологов, сформировавших голографическую гипотезу деятельности мозга.

Голографическая гипотеза была сформулирована выдающимся американским нейрофизиологом, лауреатом Нобелевской премии Карлом Прибрамом. Прибрам обратил внимание на подобие концептуальных подходов голографии и нейрофизиологии. Как известно, голография реконструирует образ не по интенсивности излучения, а по образцу волнового фронта, генерируемого на фотографической пленке возбужденным электроном или фотоном. Каждая точка голограммы указывает частотную составляющую волновой формы, которую можно записать с помощью Фурье-преобразования. Говоря иначе, каждая точка голограммы фиксирует волну, которая отражается не от какой-то части объекта, а от всего объекта одновременно - важно то, что волна нелокальна. Таким образом, голограмма обладает удивительным свойством - по любой ее точке можно восстановить все целое. Целое становится свернутым и распределенным в каждой части.

Прибрам выдвинул и обосновал гипотезу о том, что подобными голографическими свойствами обладает сеть нейронов нашего мозга при распределенной обработке данных восприятия.

Таким образом, паттерн восприятия нелокален - параметр порядка макросистемы восприятия локализован не в отдельном органе мозга, а распределен голографически в целой сети.