ВВЕДЕНИЕ

Психофизиология как самостоятельная наука определилась в первой трети XX века на стыке общей психологии и нейрофизиологии. Истоки психофизиологии можно обнаружить в «Физиологической психологии» Вундта и в значительно более ранних работах, если проследить, как зарождалась основная идея и основной вопрос психофизиологии — вопрос о связи мозга и психики.

Формирование психофизиологии продолжается и в настоящее время, свидетельством чему служат оживленные методологические дискуссии по поводу предмета психофизиологии и специфичности психофизиологических методов исследования [26; 23; 18; 27]. Эти дискуссии вызваны большим потоком экспериментальных данных, порождаемых новым методическим вооружением как психологов, так и нейрофизиологов. В настоящее время вряд ли найдется ученый, отрицающий прямую взаимосвязь между мозгом и психикой. Однако на вопрос, как именно осуществляется эта связь в конкретных психических и нейрофизиологических явлениях, в большинстве случаев специалисты не всегда могут дать определенный ответ — все еще ограничены сведения в этих областях знания.

Тем не менее в общей психологии и нейрофизиологии есть раздел, исследованный к настоящему времени значительно глубже и полнее по сравнению с другими — это психология ощущения и восприятия и сенсорная физиология. История науки в будущем прольет свет на причины такого разительного продвижения именно в этом направлении. Нам представляется, что значительную роль здесь сыграли две соответствующие экспериментальные методологии — психофизическая в психологии и электрофизиологическая в нейрофизиологии. Хотя психофизические и электрофизиологические методы повлияли на все разделы психологии и физиологии, для исследования сенсорных систем человека и животных они оказались особенно эффективными, позволив исследователям оперировать принципиально новыми экспериментальными фактами и открыв возможность интеграции психофизических и нейрофизиологических данных в едином психофизиологическом исследовании. Показательными в этом отношении являются руководства по сенсорным системам: «Физиология сенсорных систем», 1971 —1975, тт. 1—111 и «Handbook of Sensory Physiology», 1972- 1980 гг., тт. 1—22, в которых представлены и нейрофизиологические, и психофизические данные.

В обширном поле экспериментальных работ по сенсорным системам следует выделить область цветового зрения, где объем психофизических и нейрофизиологических данных особенно значителен. Эти данные систематически обобщаются и концептуализируются в руководствах и монографиях ведущими зарубежными специалистами по цветовому зрению. Однако для широкой отечественной аудитории эта англоязычная литература оказывается малодоступной.

В 50-Х годах на русском языке были опубликованы две монографии: С. В. Кравкова «Цветовое зрение» и Г. Хартриджа «Современные успехи физиологии зрения» (в переводе А. Л. Бызова), которые давали хорошее представление о состоянии исследований по цветовому зрению. Издававшиеся затем книги были посвящены главным образом использованию цвета в практике: в цветном телевидении, светотехнике, колориметрии, цветной фотографии, разработке красителей, что давало представление о большом практическом значении исследований цветового зрения. Но в настоящее время этого материала совершенно недостаточно. За последние 35 лет в науке о цветовом зрении произошли буквально революционные изменения. Метод двухцветного порога, метод, кансиляций, метод называния цветов, методы стабилизации изображения на сетчатке, метод многомерного шкалирования, метод микроденситометрии, метод внутриклеточной регистрации — вот далеко не полный перечень принципиально новых психофизических и нейрофизиологических методов исследования цветового зрения, которые позволили получить фундаментальные сведения о цветовом зрении человека и животных.

Это новое состояние науки о цветовом зрении частично отражено в руководстве по «Физиологии сенсорных систем» (1971), к монографиях А. Я. Супина (1981), В. Д. Глезера «Зрение и мышление» (1985), в учебном пособии Ч. Пэдхема и Дж. Сондерса «Восприятие света и цвета» (в переводе Р. Л. Бурновой и М. А. Островского). Авторы этой книги поставили перед собой задачу изложить современные представления о цветовом зрении как о психофизиологическом явлении, включив в нее как психофизические, так и нейрофизиологические данные.

Эта задача требует сформулировать понимание психофизиологического подхода, не рассчитывая на то, что оно станет общепринятым. Традиционно психофизиологию определяют как науку о физиологических механизмах субъективных процессов и состояний, однако ядром механизмов психических процессов и состояний являются нейронные системы. Это особенно отчетливо можно проследить в сенсорной психофизиологии. Наложение сенсорных процессов на канву нейронных структур — наиболее характерная особенность современной сенсорной психофизиологии. Общая постановка такой задачи содержится уже в трудах И. П. Павлова и С. Рамон-и-Кахаля. Интеграция концепции биологического анализатора с принципами нейронной организации оказалась чрезвычайно плодотворной при изучении сенсорных процессов. Начала интеграции изучения сенсорных процессов и анализа нейронных реакций положили труды Е. Д. Эдриана. Однако они в основном касались вклада в сенсорные процессы периферических нейронов. Принципиально новый шаг в направлении интеграции классической психофизики с исследованием нейронных механизмов сделал Р. Юнг, объяснивший динамику последовательных зрительных образов соотношением возбуждения-торможения в реципрокно реагирующих яркостных и темновых нейронах. Подход X. К. Хартлайна

при изучении латерального торможения в глазе мечехвоста положил начало математическому и компьютерному моделированию как средству интеграции данных психофизики и нейрофизиологии.

Важным этапом на пути развития сенсорной психофизиологии явились работы У. С. МакКаллока. В смелой работе совместно с У. Питтсом, X. Матураной и Дж. Летвиным «Что говорит глаз лягушки мозгу лягушки» МакКаллок обосновал понятие нейрона-детектора, селективно настроенного на определенную комбинацию признаков внешнего сигнала. Концепция детекторного принципа сенсорного кодирования получила всестороннее обоснование в нейрофизиологических работах Д. Хьюбела и Т. Визеля.

Новым элементом в развитии сенсорной психофизиологии стал метод многомерного шкалирования, развиваемый в работах У. С. Торгерсона, Р. Н. Шепарда, Дж. Б. Крускела. Сначала построение перцептивных пространств рассматривалось только как способ редукции данных в целях их наглядного представления. Оказалось, однако, что координаты, определяющие положение стимулов в перцептивном пространстве, могут рассматриваться также в связи с возбуждением независимых нейронных каналов, которые кодируют этот сигнал в нервной системе. Такое векторное кодирование сигнала удалось далее связать с детекторной теорией, представив селективное возбуждение нейрона-детектора в виде скалярного произведения поступающего на него вектора возбуждения и вектора его синаптических связей [45]. Этот подход был использован при изучении цветового зрения и в данной работе.

Таким образом, современную психофизиологию можно рассматривать как науку о нейронных механизмах психических процессов, выраженную языком математических моделей. Математическая модель в психофизиологии должна отвечать следующим; требованиям: выходная характеристика модели должна соответствовать описываемому психическому процессу, а внутренняя формальная структура модели поэлементно соответствовать характеристикам нейронной сети, реализующей этот процесс.

Такая специфическая формулировка предмета психофизиологии, не ограничивая область исследования, оказывается особенно полезной на стадии обсуждения полученных экспериментальных результатов и соотнесения их с результатами других исследований.

В соответствии с этими представлениями о психофизиологии в одной части книги изложена психологическая феноменология цветового зрения и ее исследование психофизическими методами, в другой — нейрофизиология цветового зрения и отдельно рассматриваются математические модели, которые объединяют психологические и физиологические данные в единую систему цветового кодирования. Предваряет эти разделы исторический обзор, в котором авторы попытались изложить эволюцию психофизиологического понимания природы света и цвета.