Аналогичные результаты были получены и для других видов спорта. Так, Абернети показывал игрокам в сквош видеозапись действий соперника, затем прерывал ее за мгновение до того, как тот собирался нанести удар по мячу, и спрашивал, куда и с какой силой полетит мяч.[8] В результате было доказано, что опытный игрок может извлечь из картинки больше информации, чем новичок. Когда появились соответствующие технические возможности, похожие эксперименты были проведены с участием теннисистов и футболистов, и ученые вновь пришли к тем же выводам. «Теперь все гораздо проще», – говорит Абернети в беседе со мной по скайпу из Брисбена. В конце 1970-х, когда он ставил свои первые эксперименты подобного рода, в его распоряжении не было компьютерных программ редактирования изображений. «Чтобы получить нужные кадры, приходилось переводить кучу пленки, – продолжает он. – А как мы боялись, что мяч угодит в камеру, ведь она стоила огромных денег! Причем отснять материал было еще даже не полдела. Сначала приходилось ждать одну, а то и две недели, пока пленку проявят. Потом вручную обрабатывать отдельные кадры: копировать, склеивать. У меня часть жизни ушла на то, чтобы под микроскопом аккуратно закрывать разные участки кадра кусочками черной пластмассы». С тех пор технологии шагнули далеко вперед: от пленки к цифре, затем к виртуальному изображению мяча, летящего прямо на человека, и далее к кинематической модели, на которой видны только светящиеся точки, показывающие расположение суставов. При этом ученые раз за разом приходят к одному и тому же заключению: мозг профессионала способен вычленить из потока предварительной информации мельчайшие детали, которых ему будет достаточно для того, чтобы принять решение и осуществить нужное действие.
Береги лицо!
Глядя на рекордное количество голов, забитых Криштиану Роналду за мадридский Real, можно прийти к бесспорному заключению: этот человек способен забивать с закрытыми глазами.[9] Мы находимся в Мадриде. Вот помещение, специально оборудованное для проведения одного любопытного опыта. Сейчас трехкратный обладатель «Золотого мяча» продемонстрирует на камеру свое искусство прогноза. Но первым на «поле» выходит Рональд, футболист-любитель и ровесник Роналду, не имеющий, однако, такого же развитого навыка вероятностного прогнозирования, равно как и обыкновения столь же строго следить за своим внешним видом.
Рональд стоит прямо напротив настоящих футбольных ворот, ожидая подачи навеса от бывшего игрока Southend United, ныне ведущего популярной в Британии утренней передачи о футболе Энди Ансы. В тот момент, когда мяч уже на подлете, все источники света в студии внезапно выключаются. Камера, способная снимать в темноте, фиксирует растерянность Рональда в его неудачной попытке попасть по мячу.
У Роналду получается лучше. В полной темноте он сначала посылает в сетку один мяч точным ударом головой в падении, а затем второй – красивым ударом с полулета. «Это непросто, – признается футболист. – Нужно постараться запомнить полет мяча». Его мозг справляется с этой задачей невероятно быстро: 200 миллисекунд на то, чтобы глаза восприняли необходимую ему информацию, плюс каких-то 500 миллисекунд на то, чтобы мозг рассчитал скорость и траекторию подачи и отдал команду телу выполнить соответствующие действия.
Под занавес ученые придумали для прогностических способностей Роналду по-настоящему суровое испытание. Теперь свет гаснет еще раньше – в момент подачи мяча. Все, на что футболист может опереться, – это лишь положение тела Ансы во время выполнения удара. Невероятно, но удар в исполнении Криштиану оказывается еще зрелищнее, чем предыдущие. Навес летит на уровне головы, однако Роналду решает принять его на грудь и резким движением плечевого пояса переправляет мяч в нижний угол ворот. «Отличный гол! – констатирует он, не скрывая радости, в интервью по окончании эксперимента. – Я представил себе мяч в полете и боялся, что мне придется бить по нему лицом, поэтому решил действовать грудью и отчасти плечом и в результате забил».
Спортсмены высокого класса точно знают, куда именно нужно смотреть, чтобы получить необходимую им информацию. Возьмем пример бывшего полузащитника Barcelona Хави, одного из самых титулованных футболистов последних лет, чей талант, впрочем, еще не в полной мере оценен. Он знаменит не только феноменальным процентом точных передач, но и тем, как он вел себя на поле, ища партнера, которому можно отдать пас. Он совершал резкие движения головой туда-сюда, как ящерица. «У одних потолок скорости реакции не выше восьмидесяти, у других доходит до двухсот, – рассказывал он. – Я стремлюсь приблизиться к двумстам. Когда меня атакует соперник, в 99 % случаев это человек физически более крепкий, чем я. Так что мне приходится думать быстрее его».[10]
Это качество свойственно самым эффективным пасующим игрокам.[11] К такому выводу пришел профессор Норвежского института спорта Гейр Йордет, который проанализировал съемки матчей английской Премьер-лиги с помощью специального режима, используемого британским спортивным каналом Sky Sports. Данный режим применяется в системе интерактивного телевидения и позволяет следить за перемещениями отдельных игроков во время матча. Ученый анализировал движения головы футболистов, когда им нужна была зрительная информация. Йордет получил статистику по 118 спортсменам, сыгравшим в 64 матчах, и подсчитал, сколько раз они переводили взгляд с мяча на поле для того, чтобы увидеть расположение и перемещения других игроков. Первое место по количеству обзоров площадки занял дуэт ведущих полузащитников того времени, Фрэнка Лэмпарда и Стивена Джеррарда, с результатом 0,62 зрительного поиска в секунду, или 37 в минуту. Йордет также установил корреляцию между количеством обзоров и точностью передач. В интервью лондонской The Guardian Хави однажды сказал: «Я все время ищу свободное пространство. Постоянно. Всю игру. Сюда? – Нет. Туда? – Тоже нет. Те, кто не играл, не всегда понимают, как это сложно. Думаю только о свободном пространстве. Защитник здесь – пасую сюда. Вижу пространство и отдаю мяч».[12]
Когда мы собираемся обнаружить какие-либо объекты в поле зрения, наши действия подчинены определенной логике. Исследования показывают, что направление движения глаз зависит от наличия контекстуальных сигналов. Например, глядя на море, мы ищем серферов, а если смотрим на дорогу, то замечаем не асфальт, а машины. У спортсменов все точно так же: они усваивают специальные стратегии зрительного поиска в зависимости от того или иного вида спорта.
В научном журнале Nature были опубликованы результаты исследования, в котором участвовали три бэтсмена-крикетиста. Они отбивали мячи, выстреливаемые специальной пушкой, при этом движения глаз игроков фиксировались с помощью видеокамеры, закрепленной на голове каждого из спортсменов.[13] Все трое действовали одинаково: вначале они смотрели на точку подачи, откуда должен был вылететь мяч. Затем они практически сразу переводили взгляд туда, где должен был произойти отскок. После отскока мяча они следили за его движением примерно 200 миллисекунд, которых мозгу хватало, чтобы определить, куда в итоге прилетит мяч.
Бэтсмен, показавший наилучший результат, опережал движение мяча более значительно. У него уходило гораздо меньше времени на то, чтобы спрогнозировать место отскока, чем у наименее успешного игрока, который дольше следил за мячом после вылета из пушки. Этому игроку не удавалось справиться с более быстрыми подачами, потому что, пока он думал, куда полетит мяч, тот уже успевал отскочить от земли.
Для серии экспериментов с участием Криштиану Роналду и Энди Ансы был поставлен еще один опыт. Футболистам на голову надели небольшую конструкцию, состоящую из видеокамеры и двух зеркал, чтобы регистрировать движения их глаз. Затем Ронадлу дали мяч и попросили контролировать его, не позволяя Ансе его отобрать. Пока нападающий Real в течение пяти секунд удерживал мяч, используя резкие обманные движения, финты и приемы, инфракрасная камера фиксировала малейшие движения его глаз. Далее эту запись при помощи специальной программы совместили с видеопотоком с фронтальной камеры и получили точную картину того, куда был направлен взгляд спортсмена в каждый конкретный момент. Результаты поразили ученых.
За восемь секунд Криштиану совершил 13 обманных движений, и, притом что он часто переводил взгляд на мяч, его глаза постоянно контролировали ситуацию, глядя то на соперника, то на окружавшее его пространство, чтобы спланировать дальнейшие действия. Взгляд Роналду перемещался резко, четко и выверенно, в то время как глаза Ансы бегали, по его собственному признанию, «как шарик в ейнтболе». Криштиану предугадывал дальнейшие движения соперника, следя за его ступнями и бедрами.
«Роналду настоящий специалист по части футбола, – делится впечатлениями от эксперимента спортивный психолог и руководитель эксперимента Зои Уилмхерст. – Если сравнивать с процессом изучения языка, сначала идет наработка базовых выражений, потом усвоение основных грамматических правил (в данном случае навыков владения мячом) и затем использование их на практике, то есть в игре. Со временем, когда накоплен определенный практический опыт, о правилах уже не вспоминаешь».
Зеркальный лабиринт
Мозгу теннисиста, готовящегося принять первую подачу соперника, за полсекунды необходимо успеть совершить три действия. Во-первых, он должен почувствовать приближение объекта, летящего с угрожающе высокой скоростью. Во-вторых, ему необходимо опознать этот объект и определить наиболее вероятную траекторию его движения. И в-третьих, выбрать оптимальный алгоритм ответных действий, для чего попутно нужно преодолеть инстинктивное стремление уклониться от опасного объекта и запустить идеально согласованный процесс реагирования с целью переправить указанный объект через сетку таким образом, чтобы выиграть розыгрыш.
За последние 25 лет мы значительно продвинулись в понимании того, как происходит научение мозга спортсмена подобным навыкам. Это стало возможным благодаря технологии фМРТ (функциональной магнитно-резонансной томографии). Обычная МРТ позволяет оценить состояние суставов и органов или увидеть внутреннюю структуру мозга за счет использования мощного магнитного поля. Функциональная МРТ дает возможность измерить приток крови к отдельным участкам головного мозга практически в реальном времени.
Когда у человека активна та или иная область мозга, находящиеся в ней нейроны усиленно расходуют глюкозу и кислород, что заставляет организм увеличивать приток богатой кислородом крови в эту область. Такая кровь, только что прошедшая через легкие, отличается по своим магнитным свойствам от бедной кислородом, и это отличие как раз и видно на аппарате фМРТ. То есть, если поместить человека в аппарат и дать ему задание, предполагающее некую мыслительную деятельность, можно увидеть участки мозга, которые активируются во время выполнения задания.
Это нельзя назвать прямым наблюдением нейронной активности, поскольку усиление кровотока происходит лишь через пару секунд после собственно возбуждения нервных клеток. Кроме того, изображения, получаемые на аппарате фМРТ, пока недостаточно четкие, чтобы можно было различить объекты в масштабе размера нейронов. Однако на сегодняшний день это наиболее совершенная технология, позволяющая получить наглядное представление о локализации и ходе различных процессов внутри головного мозга.
К технологии фМРТ обратился Брюс Абернети, который в сотрудничестве с коллегами из Университета Брунеля в Лондоне изучал функционирование мозга на примере профессиональных бадминтонистов. Чтобы понять, какие участки отвечают за вероятностное прогнозирование, ученые провели сканирование мозга спортсменов, которым в этот момент демонстрировали короткие видео, снятые во время выполнения различных ударов. Непосредственно перед касанием ракеткой волана видео обрывались, и испытуемым предлагалось определить, в какую часть корта упадет волан. Эксперимент показал, что у опытных игроков наблюдается повышенная мозговая активность в тех участках мозга, которые ответственны за наблюдение и понимание действий других людей.
Согласно одной из возможных интерпретаций полученных результатов, такая активность означает, что мозг достраивает картинку и создает своеобразную «внутреннюю модель», предположение о дальнейшем развитии событий на основании действий соперника. Более опытные спортсмены строят более точные предположения, и эта разница в классе игроков видна не только на площадке, но и на мониторе томографа.
Спустя несколько лет исследователи в том же составе провели аналогичный эксперимент уже с участием футболистов, которым показывали видео с бегущим на них соперником с мячом. Запись останавливали перед тем, как соперник выполнял финт, а испытуемые должны были определить, в какую сторону он двинется. Чем дальше до начала финта останавливали видео, тем больше была разница в степени нейронной активности между полупрофессиональными спортсменами и новичками.
Среди нервных клеток головного мозга существуют так называемые зеркальные нейроны, которые задействованы в подобном способе научения. Их открыли случайно в начале 1990-х.[14] Группа итальянских ученых, занимавшихся исследованием головного мозга приматов, обнаружила, что когда макака берет рукой что-то съедобное и когда она видит человека, делающего то же самое, у нее возбуждается одна и та же совокупность нейронов. Позже наличие зеркальных нейронов было подтверждено у человека: выяснилось, что наш мозг демонстрирует одинаковый характер активности как при выполнении определенных действий, так и при наблюдении за выполнением тех же действий другим в режиме видеоигры.
Этим свойством обладают около 20 % нейронов двигательной области коры головного мозга, вместе они и образуют группу зеркальных нейронов. «Все это можно сравнить с моделированием действий другого человека в виртуальной реальности, – рассказывает известный нейробиолог Вилейанур Рамачандран, одним из первых проявивший интерес к изучению зеркальных нейронов после их случайного открытия. – Нейрон как бы принимает чужую точку зрения».[15]
В другом исследовании – на этот раз в Риме – в центре внимания были баскетболисты.[16] Здесь ученые применяли технологию транскраниальной магнитной стимуляции, при которой над различными участками черепа испытуемых проводили магнитную катушку с током. Технология позволяет регистрировать уровень электрической активности в мозге и даже воздействовать на эту активность. В эксперименте участвовали как профессиональные игроки и тренеры, так и спортивные журналисты. Им демонстрировали видеозаписи выполнения свободных бросков. Видео останавливали в самом начале броска и просили испытуемых сказать, попадет мяч в кольцо или нет.
Лучше всех с заданием справились спортсмены, причем зачастую они давали правильный прогноз еще до того, как баскетболист на видео выпускал мяч из рук. У них также наблюдалась характерная активность двигательной области коры. Как мы знаем, эта область контролирует движения тела, но в данном случае она также возбуждалась во время просмотра игроками записей бросков, а наивысшую степень активности она проявляла, когда показывали неудачные броски.
Благодаря зеркальным нейронам мозг профессиональных крикетистов, бейсболистов, футболистов продолжает обучаться, глядя на соперника. Кроме того, профессионалы знают, куда именно нужно смотреть, чтобы получить зрительные подсказки, которые позволяют им с максимальной точностью и скоростью спрогнозировать дальнейшее развитие ситуации и проявить чудеса реакции.
Орлиное зрение
Ко всем спортсменам умение делать прогнозы приходит путем тренировок и накопления опыта, однако у некоторых из них есть изначальные преимущества. Все роботы-футболисты из Плимута были оборудованы одинаковыми видеокамерами; человеческий глаз не камера, глаза не могут быть одинаковыми у всех. В спорте это важно, особенно когда речь идет о прогнозировании полета мяча.
Мы видим предметы благодаря тому, что свет, отраженный от них, попадает на сетчатку – внутреннюю оболочку глазного яблока, имеющую в своем составе слой клеток, именуемых палочками и колбочками. Эти клетки входят в состав зрительного анализатора. Реагируя на свет, они преобразуют его в электрические импульсы, которые по зрительному нерву попадают в мозг. Если сравнивать глаз человека с цифровой камерой, можно сказать, что четкость снимка, сделанного на камеру, зависит от числа пикселей светочувствительной матрицы, в то время как острота зрения точно так же может зависеть от плотности слоя палочек и колбочек сетчатки.