В 1996 г. Дэвид Киршен и Даниэл Лэйби с коллегами проверили остроту зрения у 387 профессиональных бейсболистов, иными словами (продолжая аналогию с цифровой камерой), посчитали число пикселей на светочувствительной матрице человеческого глаза.[17] По сравнению с обычными людьми, спортсмены показали впечатляющие результаты: оценку «превосходно» получили 58 % бейсболистов и лишь 18 % испытуемых из контрольной группы, не занимавшихся спортом.
В среднем у игроков Высшей бейсбольной лиги США (не считая питчеров, выполняющих подачи) была зафиксирована острота зрения 6/3,35[18] на правом глазу и 6/3,6[19] на левом. Эта запись означает, что если бы спортсмен смотрел на предмет с расстояния шести метров, то человеку с нормальным зрением (6/6, или 1,0), чтобы разглядеть предмет с той же четкостью, пришлось бы приблизиться к нему соответственно на 3,35 или на 3,6 метра.
Итак, острота зрения в значительной мере зависит от числа палочек и колбочек в структуре сетчатки глаза, их плотность может варьировать от 100 000 до 324 000 на квадратный миллиметр. Считается, что этот показатель у каждого человека заложен генетически, то есть успех многих именитых спортсменов отчасти обусловлен хорошим зрением, данным от природы. В результате исследования с участием 157 спортсменов-олимпийцев, представлявших различные виды спорта, было установлено, что у представителей таких видов, как стрельба из лука и софтбол, зрение лучше, чем у легкоатлетов и боксеров.[20] Спортсменам без очков и линз, чтобы достичь вершин в спорте, где залогом успеха является отменное зрение, приходится прилагать дополнительные усилия.
Лучшим игрокам в бейсболе благодаря прекрасному зрению гораздо легче получать информацию о траектории движения объектов на площадке. Бейсбольный мяч имеет характерной формы шов, прошитый красной ниткой, что помогает отбивающему (бэттеру) определить направление закрутки подачи, а также предсказать траекторию дальнейшего движения мяча. Острое зрение позволяет бэттеру считывать эту важнейшую информацию на ранних стадиях полета мяча, что дает ему больше времени на принятие решения и успешное отражение подачи. Такая описательная парадигма получила название «аппаратное и программное обеспечение»: острое зрение («аппаратная часть») облегчает процесс идентификации важных деталей, а мозг («программная часть») получает больше данных для прогнозирования последующего полета мяча.[21]
Это не значит, что люди с плохим зрением не могут достичь успеха в спорте; просто им необходимо несколько иначе подходить к развитию соответствующих навыков, то есть к апгрейду «программной части». Так, известный крикетист Дон Брэдмен, признанный одним из выдающихся бэтсменов и в целом представителей этого вида спорта, имел зрение хуже среднего, из-за чего его не взяли в армию во время Второй мировой войны. Успех в спорте ему обеспечила игра, в которую он играл сам с собой в детстве, не подозревая, что тем самым он развивал зрительно-моторную координацию. Будущий знаменитый крикетист часами стучал мячом для гольфа по резервуару с водой на заднем дворе дома, отбивая мяч столбиком крикетной калитки. Позднее Брэдмен вспоминал: «Тогда для меня это было просто игрой. Но сейчас я понимаю, что, пожалуй, это было идеальным упражнением на отработку точности удара и прекрасной тренировкой для глаз. Мячик для гольфа отскакивал очень быстро, и я едва успевал изготовиться для того, чтобы отбить его». Брэдмену удалось компенсировать недостаток зрения за счет развития зрительно-моторной координации: он реагировал на бросок гораздо позже, чем другие игроки, но при этом у него получался идеальный прием подачи.
Вместе с тем людям, от природы имеющим острое и хорошее пространственное зрение, как правило, легче дается «апгрейд ПО».
У плимутских роботов разница между аппаратной частью и программным обеспечением состоит именно в этом. Процесс обработки визуальной информации у них является, по выражению Калверхауса, многопоточным. Данные анализируются параллельно по разным аспектам, что ускоряет получение результата. «По одному потоку данные с камеры поступают в буфер, по другим происходит их обработка, – объясняет он. – Есть поток данных о локализации мяча и линий на поле, есть – о местонахождении различных препятствий или других роботов». Человеческий мозг выполняет схожие операции, только по нему трудно определить, где именно заканчивается «аппаратная часть» и начинается «программная».
Единство противоположностей
Угарный газ не имеет ни цвета, ни запаха и опасен для человека. Он связывает кислород крови, нарушая снабжение мозга, в результате нейроны, лишенные кислорода, погибают. В начале 1990-х гг. женщина в возрасте 35 лет, известная только по инициалам Д. Ф., пережила отравление угарным газом, вследствие чего у нее в затылочной доле обоих полушарий головного мозга образовались два одинаковых пораженных участка. История болезни Д. Ф. получила известность среди нейробиологов, поскольку дала возможность ученым выяснить, что процесс обработки визуальной информации у человека тоже разделен на несколько потоков для повышения эффективности, как и у роботов-футболистов.
На первом этапе обработки визуальной информации клетки сетчатки преобразуют свет в нервные импульсы. Формирование визуальной картины окружающего мира происходит в мозгу постепенно. Процесс начинается с нейронов, сосредоточенных в затылочной доле; они отвечают за базовые зрительные образы. По мере достраивания картинки к ним добавляются более сложные признаки.
К примеру, отдельные группы нейронов зрительной коры возбуждаются, когда мы читаем определенные слова. Эти нейроны принимают импульсы от других нейронов, реагирующих на отдельные буквы. В свою очередь нейрон, реагирующий на появление буквы «Н», испускает импульс, получив сигнал от групп нейронов – детекторов признаков, таких как линии и границы. На нижнем уровне визуального анализа находятся нейроны, которые возбуждаются в ответ на простое наличие участков света и тени. При взгляде на черную линию на белом фоне – например, горизонтальную черточку у буквы «Н» – среагирует цепочка таких нейронов нижнего уровня, однако импульсы, исходящие от них, запустят волну последующих импульсов на пути от попадания света на сетчатку до формирования отвлеченных понятий и мыслей.
Обработка зрительной информации на всех уровнях осуществляется по топографическому принципу, когда смежные области пространства, находящегося в поле зрения, активизируют смежные области зрительной коры. Мозг в этом плане можно уподобить интерактивной карте местности. Начиная с элементарных форм и далее вплоть до сложных стимулов, таких как лица и различные предметы, мозг шаг за шагом выстраивает картину окружающего пространства.
Обследование мозга пациентки Д. Ф. выявило, что обработка зрительной информации на высших уровнях идет по двум направлениям: одно отвечает за восприятие, другое – за действия. Эти направления или потоки представлены кластерами специализированных и тесно связанных друг с другом участков мозга. В них поступает информация от первичных детекторов признаков.
Вентральный (нижний) поток ответствен за распознавание предметов, их формы и цвета. Он прочно связан с областью мозга, отвечающей за память. Где-то ближе к началу вентрального потока находятся так называемые «бабушкины клетки», которые возбуждаются только при виде знакомого лица.
Дорсальный (верхний) поток – это домен действий, он специализируется на информации о положении объектов в пространстве и их движении. Его нейроны реагируют на движение по прямой и по окружности. Другие нейроны этого потока возбуждаются различным образом в ответ на то или иное положение глаз, что помогает мозгу понять, как меняется местоположение тела относительно каких-либо предметов.
Нейроны дорсального направления также регистрируют оптический поток, то есть процесс изменения образа предмета по мере его движения. Допустим, если мы видим, что определенный предмет непрерывно увеличивается в размерах, мы понимаем, что он, вероятно, движется прямо на нас, и, скорее всего, в этом случае лучше будет уклониться от него. Разумеется, если мы в данный момент не играем в крикет, потому что тогда мы должны будем либо поймать этот предмет, либо отбить.
Отравление угарным газом привело к необратимому нарушению в функционировании вентрального потока обоих полушарий у пациентки Д. Ф., в результате чего она потеряла способность узнавать предметы. В то же время она могла совершать действия с этими предметами, что было подтверждено в ходе эксперимента с «отправкой письма».
Пациентка легко справилась с просовыванием кусочка картона в косую прорезь, но не смогла выполнить задание, когда ее попросили просто повернуть картонку под тем же углом, под которым была скошена прорезь. Это объяснялось тем, что у Д. Ф. пострадал вентральный поток, ведающий восприятием, в то время как дорсальный поток, связанный с действиями, остался нормальным.
У спортсменов оба потока функционируют совместно.[22] Рассмотрим их взаимодействие на примере тенниса. Вентральный поток собирает информацию для формирования контекста игровой ситуации и поиска оптимального решения до начала розыгрыша. Дорсальный контролирует выполнение удара, в частности силу и сам момент его нанесения. Во время начальной стадии подачи соперника у игрока, готовящегося принять мяч, предположительно задействован в основном вентральный поток, который управляет положением тела и углом наклона ракетки, а также извлекает из памяти известную ему информацию о сопернике. Все это призвано помочь мозгу игрока решить, как именно лучше принять подачу: например, сыграть кроссом или обводящим ударом по линии. Как только соперник выполнил подачу, мгновенно подключается дорсальный поток, контролирующий движения, направленные на успешный прием.
Судя по всему, у новичков либо у людей в непривычных ситуациях основным оказывается вентральный поток. В одном эксперименте группе опытных гольфистов предложили выполнить патт, то есть легким ударом загнать мяч в лунку, сделав при этом замах с неудобной стороны.[23] Рядом с мячом поместили стрелку, указывающую в направлении лунки, но не совсем точно. При выполнении удара с неудобной стороны игроки больше ориентировались на стрелку – соответственно, был активен вентральный поток, которому для определения оптимального варианта действий требовалась опора в виде ситуативной информации. Когда же игрокам разрешили сделать тот же удар со своей обычной, удобной стороны, такого эффекта не наблюдалось. Это значит, что при осуществлении отработанных действий, доведенных до автоматизма, управление берет на себя дорсальный поток.
Пол Скоулз в игре!
Уже на раннем этапе принятия решений атлеты, входящие в элиту мирового спорта, выигрывают за явным преимуществом. Дело ли тут в тренировках, врожденных качествах или и в том и в другом, но очевидно, что мозг спортсменов, имеющих дело с быстрыми перемещениями мяча, особым образом настроен на осуществление прогнозирования. Благодаря умению строить верные прогнозы и просчитывать ситуацию, они успевают выбрать оптимальный вариант действий, когда времени на размышление нет.
Пожалуй, лучшей иллюстрацией того, насколько важен и полезен навык прогнозирования в спорте, является знаменитый английский футболист Пол Скоулз. Бывший полузащитник Manchester United и сборной Англии в начале карьеры был низкорослым юношей-астматиком. Войти в историю футбола ему, как и Уэйну Руни, помогла работа головой. Скоулза нередко называют своим кумиром такие выдающиеся игроки, как испанский полузащитник Хави, регулярно выигрывавший Кубок мира. Его восхищало в Скоулзе умение протиснуться между соперниками и отдать идеальный пас, длинный или короткий. Действуя в довольно ограниченной центральной зоне, он удачно использовал выбор позиции, движение на поле и умение прогнозировать ситуацию в противостоянии игрокам, которые были быстрее, сильнее или элементарно мощнее его самого.
Позднее его тренер сэр Алекс Фергюсон говорил о нем так: «Он понимает то, что происходит вокруг него у края штрафной, лучше, чем большинство других игроков. Когда он был еще подростком, он всегда ухитрялся оказываться в нужном месте в самое нужное время, но и при подаче из-за пределов штрафной он действует не менее эффективно, потому что умеет правильно использовать свой опыт. Его футбольная голова – одна из светлейших в истории Manchester United».
Когда мы встретились для интервью, Скоулз как раз начал карьеру футбольного эксперта на британском спортивном канале BT Sport, где его футбольная голова оказалась востребованной, чтобы анализировать матчи. Это интервью, последнее за день, он дал в офисе телеканала рядом с лондонским собором Святого Павла. Сначала обычно немногословный Скоулз не демонстрировал готовности к увлекательной беседе, но стоило упомянуть об экспериментах Абернети, как футболист проявил живой интерес. «Это будет непросто, – рассуждал он вслух о том, реально ли принять передачу вслепую. – Хотя, думаю, есть футболисты, которые смогли бы. Но вообще принять вот так мяч с лета – это что-то из области фантастики».
Чем раньше спортсмен успеет сыграть по летящему к нему мячу – это касается футбола, крикета, сквоша, бейсбола, – тем больше у него будет времени на принятие решения и ответные действия. Этот навык позволяет таким игрокам, как Скоулз, просчитывать ситуацию на несколько шагов вперед. «Последнее, о чем я думаю, когда мне приходят мяч, – это что делать дальше», – утверждает он. Естественно – ведь он уже знает.
Глядя на игру тех спортсменов, у кого такой навык хорошо развит, можно подумать, что они находятся на каком-то другом стадионе. Вспоминается игра главного плеймейкера миланского Inter португальца Луиша Фигу на стадионе San Siro за несколько месяцев до окончания его карьеры футболиста. Он был самым возрастным игроком на поле и бегал медленнее всех, но создавалось впечатление, что у него в распоряжении громадные участки газона, хотя он никуда не спешил, не торопился. «Когда игра получается, чувствуешь, что у тебя куча времени, – делится впечатлениями Скоулз, который в свои лучшие годы испытывал нечто подобное. – Но так бывает не каждый раз. Когда играешь не на сто процентов, все происходит как-то суетливо и нервно, зато, когда все получается как надо, начинает казаться, что ты на поле один».
О похожем ощущении рассказывали представители самых разных видов спорта, в том числе пилоты «Формулы-1», вспоминая, как шли на обгон. И есть убедительные доказательства того, что это не просто ощущение.
Ученые из Университетского колледжа Лондона полагают, что мозг использует особый механизм ускоренной обработки зрительных сигналов в ситуации, когда необходимо выполнить определенные действия.[24] Испытуемых поделили на две группы и попросили реагировать на внезапно появляющиеся и исчезающие на экране диски. Волонтеры из первой группы должны были коснуться пальцем экрана в момент появления диска, а из второй – просто сказать об этом. Те, кто в качестве реакции выполняли действие, ощущали себя так, как будто у них было больше времени на осуществление этого действия, чем у тех, кого двигаться не просили.
«Самое главное для меня как полузащитника было четко знать, где находятся другие игроки моей команды, – продолжает Скоулз. – Я старался все время держать в голове картинку: где сейчас находится мой центр-форвард, где крайние хавбеки, где защитники. Нельзя просто получить мяч, не зная, что делать дальше или что происходит вокруг».
Отвечая на вопрос о том, как происходит принятие решения после получения передачи, Пол Скоулз фактически повторяет слова Уэйна Руни: «Все зависит от того, где в этот момент находятся игроки и где ты получаешь пас. Если там, где тебе удобно, можно ли переправить его в касание центр-форварду? Или лучше обработать и пойти вперед самому? Это бывает очень трудно объяснить, но представьте, что у вас в голове карта, где показано расположение всех игроков вашей команды, и вы решаете на основе этой карты».