Ανατομική & γνωσιολογία της όρασης.

Σημαντικές ανακαλύψεις της νευροφυσιολογίας μας οδηγούν στο ανοίκειο αλλά και αναπόφευκτο συμπέρασμα ότι δεν βλέπουμε τίποτα με τα... μάτια μας.

  Αυτό που καταγράφεται από τα μάτια μας και αυτό που τελικά αντιλαμβανόμαστε οπτικά δεν ταυτίζονται: ο οπτικός μας εγκέφαλος βλέπει πολύ περισσότερα από αυτά που του «διηγούνται» τα μάτια  

Λέγεται συχνά ότι τα μάτια είναι σαν τις φωτογραφικές μηχανές: αποτυπώνουν μηχανικά ακριβείς «εικόνες» του εξωτερικού κόσμου και τις αποστέλλουν στα ανώτερα οπτικά κέντρα του εγκεφάλου.

Πρόκειται για μια τεχνολογική αναλογία ιδιαίτερα παραπλανητική αφενός επειδή δεν περιγράφει καμιά από τις βασικές διεργασίες της όρασης και αφετέρου επειδή συσκοτίζει τις ουσιαστικές διαφορές που υπάρχουν ανάμεσα στην παθητική φωτογράφηση και την ενεργητικότατη, εύπλαστη και κυρίως δημιουργική βιολογική όραση.

Παρ’ όλα αυτά, αυτή η ανακριβής μηχανιστική αναλογία, δηλαδή η εξομοίωση της λειτουργίας του ματιού με τη φωτογραφική μηχανή, θα ήταν σχεδόν ανώδυνη αν δεν υπέκρυπτε μια ακόμη πιο σοβαρή παρανόηση, ότι όπως η φωτογράφηση υλοποιείται από μια φωτογραφική μηχανή, έτσι και η όραση εξαντλείται στη λειτουργία των ματιών.

Αντίθετα, όπως θα δούμε, κάποιες σημαντικές ανακαλύψεις της νευροφυσιολογίας μας οδηγούν στο ανοίκειο αλλά και αναπόφευκτο συμπέρασμα ότι δεν βλέπουμε τίποτα με τα... μάτια μας.

Εκ πρώτης όψεως φαίνεται υπερβολικά απλό: απλώς ανοίγουμε τα μάτια μας και ένας πλούσιος κόσμος από χρώματα, σχήματα και μορφές εισβάλλει και καταγράφεται στον εγκέφαλό μας, χωρίς καμία φαινομενικά προσπάθεια.

Από πολύ νωρίς, βέβαια, οι ειδικοί ερευνητές κατάλαβαν ότι αυτή η απλοϊκή περιγραφή της όρασης όχι μόνο δεν είναι ακριβής, αλλά αφήνει αναπάντητα όλα τα θεμελιώδη ερωτήματα: βλέπουμε με τα μάτια ή με τον οπτικό μας εγκέφαλο, και ό,τι βλέπουμε υπάρχει πραγματικά ή είναι ένα εγκεφαλικό δημιούργημα;

Στην πραγματικότητα, η οπτική αντίληψη είναι μια ιδιαίτερα σύνθετη εγκεφαλική και νοητική λειτουργία που διαμορφώθηκε σταδιακά και τελειοποιήθηκε από τη βιολογική μας εξέλιξη επειδή μας επιτρέπει να αντιλαμβανόμαστε, να γνωρίζουμε και άρα να δρούμε αποτελεσματικότερα στον κόσμο που μας περιβάλλει.

Ωστόσο, από τις πιο πρόσφατες μελέτες των εγκεφαλικών προϋποθέσεων και των περίπλοκων αντιληπτικών μηχανισμών της ανθρώπινης όρασης προέκυψε μια μάλλον απρόσμενη εικόνα: ο οπτικός εγκέφαλός μας δεν καταγράφει ποτέ παθητικά (σαν φωτογραφική μηχανή ή κάμερα) τις δισδιάστατες εικόνες που φτάνουν σε αυτόν από τα μάτια, αλλά κατασκευάζει δημιουργικά τον πλούσιο σε χρώματα και μορφές τρισδιάστατο κόσμο που τελικά «βλέπουμε».

Οι συνέπειες της σπονδυλωτής οργάνωσης του οπτικού φλοιού

Πράγματι, από πολυάριθμες έρευνες των επιστημών του εγκεφάλου και του νου (νευροεπιστήμες) επιβεβαιώνεται ότι η όραση δεν είναι μια παθητική αισθητηριακή καταγραφή του κόσμου που μας περιβάλλει, αλλά μια εξαιρετικά πολύπλοκη εγκεφαλική και ταυτόχρονα νοητική διεργασία που μας επιτρέπει να γνωρίζουμε τον κόσμο.

Τα διάφορα είδη οπτικών πληροφοριών που φτάνουν στα μάτια μας με το φως, πληροφορίες δηλαδή που αφορούν το χρώμα, τη μορφή, την κίνηση κ.ο.κ., προσλαμβάνονται αρχικά από τον αμφιβληστροειδή χιτώνα και μέσα από πολλούς ενδιάμεσους σταθμούς καταλήγουν στον οπτικό φλοιό του εγκεφάλου.

Ο διάλογος του εγκεφάλου μας με το ορατό φως ξεκινά όταν αυτό περνά μέσα από τον κερατοειδή χιτώνα, ο οποίος κάμπτει τις ακτίνες του φωτός και τις στέλνει μέσω της κόρης των οφθαλμών στην ίριδα, τον ημιδιαφανή μυ που ρυθμίζει το άνοιγμα της κόρης, καθορίζοντας έτσι την ποσότητα του φωτός που θα εισέλθει στο εσωτερικό του ματιού.

Πίσω από την ίριδα βρίσκεται ο κρυσταλλοειδής φακός ο οποίος μπορεί, ανάλογα με τις οπτικές μας ανάγκες, να μεταβάλλει το σχήμα του ώστε να εστιάζουμε καλύτερα την οπτική σκηνή.

Το φως που εστιάζεται από τον κερατοειδή και τον φακό διατρέχει το υαλοειδές σώμα στο εσωτερικό του βολβού και τελικά απορροφάται από τα αμιγώς φωτοϋποδεκτικά κύτταρα (κωνία και ραβδία) που υπάρχουν στον αμφιβληστροειδή χιτώνα.

Ο αμφιβληστροειδής είναι επομένως το πιο εξωτερικό τμήμα του νευρικού συστήματος που λειτουργεί ως διεπιφάνεια που φέρνει σε επαφή τον εγκέφαλο με το φως, αφού μόνο τα φωτοευαίσθητα κύτταρά του είναι σε θέση να μεταφράζουν τη «γλώσσα» του φωτός στη «γλώσσα» του εγκεφάλου.

Ολα αυτά όμως αποτελούν μόλις το πρώτο, καθαρά «επικοινωνιακό», βήμα για τη δημιουργία των οπτικών σημάτων που είναι απαραίτητα για να τεθεί σε λειτουργία ο οπτικός εγκέφαλος και να μας πει τι τελικά «βλέπουμε». Υπό αυτήν ακριβώς την έννοια, ούτε βλέπουμε ούτε και θα μπορούσαμε να δούμε τίποτα με τα μάτια μας!

Ο οπτικός εγκέφαλος, ο οποίος καλύπτει τους δύο ινιακούς λοβούς στο πίσω μέρος του εγκεφάλου, δεν αποτελεί μια ενιαία -ανατομικά και λειτουργικά- δομή αλλά είναι οργανωμένος «σπονδυλωτά», αποτελείται δηλαδή από διαφορετικές λειτουργικές μονάδες. Χωρίζεται σε επιμέρους «διαμερίσματα», καθένα από τα οποία είναι εξειδικευμένο στην ανάλυση και την επεξεργασία μιας ορισμένης ιδιότητας των οπτικών πληροφοριών.

Τα οπτικά σήματα, που ταξιδεύουν από τους βολβούς των ματιών προς τον οπτικό φλοιό, εισέρχονται σε αυτόν μέσω της κύριας πύλης που ονομάζεται πρωτοταγής ή ταινιωτός οπτικός φλοιός (V1). Και, όπως ανακάλυψαν κατά τη δεκαετία του 1970, πρόκειται για το κεντρικό σύστημα διανομής των οπτικών πληροφοριών που φτάνουν από τον αμφιβληστροειδή χιτώνα.

Από εκεί τα οπτικά σήματα, αφού υποστούν μια πρώτη στοιχειώδη επεξεργασία, διανέμονται στα λεγόμενα «εξωταινιωτικά» διαμερίσματα που βρίσκονται γύρω από τον V1 (σπόνδυλοι V2 έως V5), τα οποία ειδικεύονται στην ανάλυση μεμονωμένων χαρακτηριστικών της οπτικής σκηνής.

Για παράδειγμα, οι σπόνδυλοι V2 και V3 αναγνωρίζουν τη μορφή, ο V4 εισάγει το χρώμα, ενώ ο V5 την κίνηση του οπτικού αντικειμένου. Οταν, λόγω τραυματισμού ή κάποιας ασθένειας, καταστρέφεται ή δυσλειτουργεί κάποιος από αυτούς του σπονδύλους, τότε καταστρέφεται και η αντίστοιχη οπτική ιδιότητα: π.χ. η καταστροφή του V4 δημιουργεί αχρωματοψία και ο ασθενής βλέπει τα πάντα ασπρόμαυρα.

Αυτοί οι «σπόνδυλοι» ή «κέντρα» του οπτικού φλοιού επεξεργάζονται παράλληλα, και αυτόνομα ο ένας από τον άλλο, τις διάφορες ιδιότητες της οπτικής σκηνής (το χρώμα, τη μορφή, την κίνηση, τα πρόσωπα, κ.ο.κ.).

Συνήθως περιγράφουμε αυτούς τους ανατομικούς-λειτουργικούς σπονδύλους ως «κέντρα επεξεργασίας» της οπτικής πληροφορίας και όχι ως επιμέρους «κέντρα αντίληψης» της οπτικής σκηνής. Ομως, κατά κανόνα, τα οπτικά κέντρα επεξεργασίας είναι και κέντρα αντίληψης!

Γιατί όμως ο οπτικός φλοιός είναι πολύκεντρος και πολυλειτουργικός; Πολύ απλά, επειδή οι επιμέρους λειτουργίες του οπτικού εγκεφάλου είναι να εξάγουν, κάτω από διαρκώς μεταβαλλόμενες και δυσχερείς συνθήκες φωτισμού, τα πιο διαφορετικά και ουσιώδη οπτικά χαρακτηριστικά κάθε αντικειμένου που βλέπουμε. Και με αυτήν την έννοια, η βασική λειτουργία της όρασης είναι γνωσιακή.

Δύο οπτικά συστήματα για μια μοναδική οπτική εμπειρία

Το πώς ακριβώς ο οπτικός φλοιός καταφέρνει από ορισμένες ακτίνες ορατού φωτός να δημιουργεί μια πολύχρωμη, και κυρίως επωφελή εικόνα του κόσμου, αποτελούσε, μέχρι πρόσφατα, ένα δυσαπάντητο ερώτημα.

Ωστόσο, η πρόοδος των γνώσεών μας όσον αφορά τη μακρά βιολογική εξέλιξη των αισθητηριακών μηχανισμών, και κυρίως οι εντυπωσιακές ανακαλύψεις των νευροεπιστημών σχετικά με την αρχιτεκτονική και τη λειτουργία του οπτικού εγκεφάλου άνοιξαν, τις τελευταίες δεκαετίες, έναν διαφορετικό δρόμο για την επίλυση του αινίγματος της όρασης, που ουσιαστικά ισοδυναμεί με την κατανόηση των εγκεφαλικών της προϋποθέσεων.

Ανάμεσα στις πολυάριθμες έρευνες για το πώς λειτουργεί ο οπτικός εγκέφαλος ξεχωριστή σπουδαιότητα έχουν οι μελέτες του Αγγλου David Milner και του Καναδού Melvyn Goodale.

Με τις έρευνές τους, κατά τη δεκαετία του 1990, οι δύο επιφανείς νευροεπιστήμονες ανέτρεψαν τον πανάρχαιο μύθο ότι ο εγκέφαλός μας διαθέτει ένα μόνο ενιαίο οπτικό σύστημα. Αντίθετα, αυτοί οι ερευνητές έδειξαν ότι, μολονότι συνήθως έχουμε μια ενιαία οπτική εμπειρία του κόσμου που μας περιβάλλει, ο εγκέφαλός μας δεν έχει ένα μόνο οπτικό σύστημα για τη δημιουργία της!

Οπως συμβαίνει πολύ συχνά στις νευροεπιστήμες, η μελέτη μιας παθολογικής κατάστασης ήταν αυτό που πυροδότησε αυτές τις ανατρεπτικές εξελίξεις.

Στην προκειμένη περίπτωση, ήταν η μελέτη μιας ασθενούς γνωστής με τα αρχικά D.F., η οποία έπασχε από οπτική αγνωσία, ήταν δηλαδή ανίκανη να αναγνωρίζει αυτό που έβλεπε, μολονότι δεν υπέφερε από καμιά εμφανή οπτική δυσλειτουργία.

Στις καθιερωμένες εξετάσεις για την οπτική αγνωσία, οι ερευνητές που προαναφέραμε πρόσθεσαν κάποιες επιπλέον δοκιμασίες που τους αποκάλυψαν μερικά εντελώς απρόσμενα στοιχεία.

Για παράδειγμα, όταν ζητούσαν από την ασθενή να στρέψει έναν χάρτινο δίσκο έτσι ώστε η εγκοπή που υπήρχε πάνω στον δίσκο να συμπέσει με την εγκοπή που υπήρχε σε έναν δεύτερο σταθερό χάρτινο δίσκο που λειτουργούσε ως πρότυπο, αυτή δεν τα κατάφερνε ποτέ.

Αν όμως της ζητούσαν να τοποθετήσει απλώς τον πρώτο δίσκο πάνω στον δεύτερο δίσκο, οι ερευνητές διαπίστωναν όχι μόνο ότι το έκανε χωρίς ιδιαίτερη δυσκολία αλλά και ότι, χωρίς να το συνειδητοποιεί, κατάφερνε να συμπέσουν οι δύο εγκοπές με την ίδια ακρίβεια που θα το έκανε και ένας φυσιολογικός εθελοντής.

Σε μια άλλη δοκιμασία, όταν της ζητούσαν να υπολογίσει το σχήμα και το μέγεθος ενός αντικειμένου που τοποθετούσαν μπροστά της, της ήταν αδύνατο να το κάνει.

Οταν όμως της ζητούσαν να πιάσει με τα χέρια το αντικείμενο -π.χ. ένα παραλληλόγραμμο κουτί- διαπίστωναν έκπληκτοι ότι η D.F. μπορούσε να το κάνει, αν και δεν είχε επίγνωση ούτε του τι ήταν αυτό που βρισκόταν μπροστά της ούτε του ότι το κρατούσε στα χέρια της με τον σωστό τρόπο! Ιδού πώς περιγράφει ο ίδιος ο David Milner αυτές τις δοκιμασίες: «Ετσι ανακαλύψαμε ότι είχε περισσότερο ενδιαφέρον όχι το τι δεν μπορούσε να κάνει αλλά το τι μπορούσε, παρά τη σοβαρή οπτική αγνωσία».

Ηταν μια σαφέστατη ένδειξη ότι διαθέτουμε δύο διαφορετικά -αν και συμπληρωματικά- οπτικά συστήματα: το πρώτο μας επιτρέπει να αντιλαμβανόμαστε συνειδητά τα οπτικά χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος κόσμου. Το δεύτερο οπτικό σύστημα, αντίθετα, καθοδηγεί τις κινήσεις και τις δράσεις μας. Και μάλιστα, όπως ανακάλυψαν κατόπιν, αυτά τα δύο συστήματα διαφοροποιούνται και ανατομικά: οι νευρικές πληροφορίες που μεταφέρουν ακολουθούν δύο σαφώς διαφορετικά εγκεφαλικά μονοπάτια.

Το πρώτο «σύστημα του τι είναι αυτό που βλέπω» ή κοιλιακό μονοπάτι ακολουθεί μια διαδρομή από τον ινιακό λοβό προς τα κατώτερα επίπεδα των κροταφικών λοβών, ενώ το δεύτερο «σύστημα του πού ή του πώς» ή ραχιαίο μονοπάτι από τον ινιακό λοβό προς τους βρεγματικούς λοβούς, όπου συνορεύει με ορισμένα κινητικά κέντρα του εγκεφάλου.

Συνεπώς, η προκατάληψη ή μάλλον η ψευδαίσθηση ότι ο εγκέφαλός μας διαθέτει ένα μόνο οπτικό σύστημα επεξεργασίας των εικόνων του κόσμου θεωρείται σήμερα κάθε άλλο παρά προφανής.

Το προκλητικό αυτό συμπέρασμα επιβεβαιώθηκε από πολλές άλλες έρευνες και τα δύο παράλληλα εγκεφαλικά μονοπάτια χαρτογραφήθηκαν λεπτομερώς τα επόμενα χρόνια μέσω των νέων τεχνικών απεικόνισης (λειτουργική μαγνητική τομογραφία).

Αν όμως, όπως είπαμε, ο οπτικός φλοιός χωρίζεται σε επιμέρους «σπονδύλους», καθένας από τους οποίους είναι εξειδικευμένος στην ανάλυση και την επεξεργασία -μέσω διαφορετικών οπτικών οδών- κάθε επιμέρους ιδιότητας των οπτικών πληροφοριών, τότε ποιος αναλαμβάνει την τελική σύνθεση του οπτικού παζλ; Πώς και από πού αναδύεται η ολοκληρωμένη εικόνα του κόσμου που όλοι βλέπουμε;

Σε αυτά τα δύσκολα ερωτήματα δεν υπάρχουν ακόμη οριστικές απαντήσεις. Το βέβαιο πάντως είναι ότι η οπτική συνείδηση -γιατί περί αυτού πρόκειται!- δεν βρίσκεται εντοπισμένη σε κάποια ειδική περιοχή του εγκεφάλου, αλλά αντίθετα αναδύεται όταν οι επιμέρους και προσυνειδητές εγκεφαλικές λειτουργίες στρέφονται προς την ίδια τη βιολογική μηχανή που την παράγει: όταν ο οπτικός εγκέφαλος αρχίζει να κοιτάζει και να ανα-γνωρίζει τον ίδιο του τον εαυτό.

Εφόσον δεχτούμε ότι ο βασικός λόγος της ύπαρξης, αλλά και της εντυπωσιακής εξέλιξης, των οπτικών εγκεφάλων ήταν και είναι η δημιουργία μιας άμεσης, τρισδιάστατης και έγχρωμης εικόνας του κόσμου που μας περιβάλλει και των όσων συμβαίνουν σε αυτόν, τότε θα πρέπει να παραδεχτούμε πως όποτε ανοίγουμε τα μάτια μας πραγματοποιείται ένα νευροβιολογικό θαύμα.

Μάλιστα αν αναλογιστούμε ότι στον φυσικό κόσμο δεν υπάρχουν καθόλου χρώματα αλλά μόνον ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαφορετικού μήκους, και ότι το φως, φορέας κάθε οπτικού ερεθίσματος, αποτελείται από άχρωμα φωτόνια που ταξιδεύουν ανέμελα στον χωροχρόνο με την ταχύτητα του φωτός, χωρίς να «σκοτίζονται» για τις οπτικές μας ανάγκες, τότε το νευροβιολογικό θαύμα της όρασης γίνεται ακόμη πιο αινιγματικό!

ΜΗΧΑΝΕΣ ΤΟΥ ΝΟΥ

ΣΠΥΡΟΣ ΜΑΝΟΥΣΕΛΗΣ

30/1/2016

http://www.efsyn.gr/arthro/anatomiki-gnosiologia-tis-orasis