Теории всего на свете - Коллектив авторов

Для людей мы ищем более этичные способы изучения того, как выполняет свою работу эмбриональный тестостерон. Можно измерять содержание этого гормона в околоплодных водах, окружающих зародыш в утробе. Тестостерон попадает в эту жидкость, поскольку какая-то его часть выводится плодом наружу и, как полагают, отражает содержание гормона в теле и мозге формирующегося младенца. Вместе с моими кембриджскими коллегами мы определили таким способом концентрацию тестостерона у еще не рожденных детей, а спустя 10 лет предлагали им (уже появившимся на свет и подросшим) пройти сканирование мозга с помощью магнитно-резонансной томографии. В недавней статье, которую опубликовал Journal of Neuroscience, наша группа, в частности, показала, что чем больше тестостерона содержится в околоплодной жидкости, тем меньше серого вещества содержится в planum temporale[63].

Это согласуется с нашими более давними наблюдениями, согласно которым чем больше тестостерона в околоплодных водах, тем беднее словарь ребенка в двухлетнем возрасте[64]. А это, в свою очередь, помогает раскрыть давнюю тайну – почему девочки, как правило, начинают говорить раньше мальчиков и почему пациенты-мальчики так непропорционально представлены в клиниках, куда помещают детей с отставанием речевого развития и другими речевыми расстройствами: оказывается, мальчики в утробе вырабатывают по крайней мере вдвое больше тестостерона, чем девочки.

Помогает это и разобраться в проблеме индивидуальных различий в темпах речевого развития у «типичных» детей независимо от пола: почему в двухлетнем возрасте у одних детей уже имеется огромный словарь (600 слов), а другие даже еще не начали говорить. Уровень эмбрионального тестостерона – вовсе не единственный фактор, влияющий на развитие речи: здесь также играет роль социальное воздействие (к примеру, первенцы обычно осваивают язык быстрее, чем последующие дети), однако именно тестостерон представляется ключевым элементом объяснения. Как показывают исследования, уровень эмбрионального тестостерона связан с целым рядом других гендерных свойств – от склонности к зрительному контакту до склонности к эмпатии, от способности проявлять внимание к мелочам до аутических черт.

Эмбриональный тестостерон как таковой заполучить непросто: меньше всего ученым хочется вмешиваться в деликатный гомеостаз внутриутробной среды. В последние годы специалисты предложили своеобразный критерий для определения уровня зародышевого тестостерона – соотношение длины указательного и безымянного пальца (так называемое «отношение 2D:4D»). В среднем в человеческой популяции у мужчин это отношение ниже, чем у женщин. По-видимому, оно задается еще в утробе и остается постоянным на протяжении всей жизни человека. Так что исследователям больше незачем придумывать изощренные способы определения уровня тестостерона непосредственно в утробе. Они могут просто взять ксерокопированное изображение кисти руки человека (ладонью вниз), полученное в любой момент жизни, и таким способом опосредованно оценить уровень внутриутробного тестостерона в ту пору, когда этот человек еще не появился на свет.

Я долгое время скептически относился к измерению отношения 2D:4D, просто потому, что считал: с чего бы соотношение длин нашего второго и четвертого пальца должно быть как-то связано с нашими гормонами, да еще и в пренатальный период? Но совсем недавно в Proceedings of the National Academy of Sciences Чжэн и Кон опубликовали статью, где показали, что даже в мышиных лапках плотность распределения тестостероновых и эстрогеновых рецепторов отличается во втором и четвертом пальце, что дает роскошное объяснение тому, отчего на соотношение длин соответствующих пальцев влияют уровни этих гормонов[65]. Тот же гормон, что делает наш мозг мужественнее, воздействует и на наши пальцы.

Почему движутся движущиеся картинки?

Элви Рей Смит

Соучредитель компании Pixar, пионер цифрового изображения

Кинофильмам не свойственна такая уж гладкость и плавность. Время между кадрами ничем не заполнено. Камера фиксирует лишь 24 кадра в секунду и отвергает все, что происходит между ними. Тем не менее мы воспринимаем кинокартину как нечто связное. Точнее, мы видим череду моментальных снимков, но нам кажется, что перед нами движение. Как это объяснить? Тот же самый вопрос можно задать относительно цифровых фильмов, видеофильмов, видеоигр – собственно, всей современной медиапродукции. Объяснение этому относится к числу моих любимых.

Старая добрая «инерция зрения» объяснением служить не может. Это вполне реальное объяснение, но оно лишь дает понять, отчего вы не видите пустоту между кадрами. Если актер или мультипликационный персонаж движется между кадрами (т. е. его положение на соседних кадрах отличается), то (благодаря инерции зрения) вы должны были бы видеть его в двух положениях сразу: два Хамфри Богарта, два Базза Светика. На самом деле ваша сетчатка действительно воспринимает оба изображения: одно из них как бы гаснет, другое как бы делается ярче. Каждый кадр проецируется достаточно долго, чтобы это происходило. То, как ваш мозг обрабатывает информацию, поступающую с сетчатки, и определяет, будете ли вы воспринимать двух Богартов в двух разных положениях или же одного Богарта, зато движущегося.

Сам по себе мозг воспринимает движение контура (края) фигуры, но только если этот контур продвигается между первым и вторым кадром не на слишком большое расстояние и не слишком быстро. Подобно инерции зрения, это вполне реальный эффект, хоть он и именуется иллюзорным движением. Что ж, интересно. Но это еще не само объяснение, которое мне так по душе. Классическая мультипликация стародавней разновидности «чернила на целлулоиде» полагается на феномен иллюзорного движения. Мультипликаторы прошлого интуитивно чувствовали, как поддерживать последовательно сменяющиеся кадры в рамках требований «не слишком далеко, не слишком быстро». Если им нужно было выйти за эти пределы, они применяли специальные трюки, которые помогают зрителю воспринимать данную последовательность кадров как движение: использовали, к примеру, линии, означающие скорость, «пуф!» пыли – чтобы обозначить стремительный спуск мистера Хитрого Койота с горки в погоне за коварным Скороходом.

Если же выйти за эти пределы иллюзорного движения, не применяя таких трюков, то результаты окажутся не очень-то красивыми. Возможно, вы видели старинные мультфильмы, сделанные в технике покадровой съемки: скажем, классическую сцену из «Ясона и аргонавтов» Рэя Харрихаузена, где скелеты бьются на мечах. Она испорчена неприятными дергаными движениями персонажей. У вас двоится перед глазами (в каждый момент времени вы видите больше одного края скелета), и вы лишь с трудом интерпретируете увиденное как движение. Края словно бы спотыкаются, дергаются, трясутся, вибрируют, мигают: такое стаккато вызывает у зрителя лишь мучения.

А почему в игровых фильмах изображение не дергается? (Только представьте, каково пришлось бы режиссеру, вынужденному удерживать Уму Турман в пределах «не слишком далеко, не слишком быстро».) Почему не дергаются компьютерные мультики пиксаровского типа? И почему – увы – видеоигры порой ужасно мигают, словно безумный стробоскоп? Ведь все они являют собой последовательности отдельных кадров. Для всех трех фактов есть общее объяснение. Оно именуется размытием движущегося изображения и поражает простотой и очаровательностью.

Вот как работает камера для обычного кинофильма. Кадр, который она записывает, представляет собой не просто картинку в единичный момент, как в случае со Скороходом или харрихаузеновским кадром. Затвор камеры остается открытым на некоторое небольшое время, именуемое временем экспонирования (выдержкой). Разумеется, движущийся объект во время этого краткого интервала продолжает двигаться, а значит, слегка размывается в кадре за время экспонирования. Похожая штука происходит, когда вы пытаетесь снять с длинной выдержкой, как ваш ребенок бросает мяч: его рука выглядит на снимке как размытое пятно. Однако такие огрехи фотографий оборачиваются достоинством для кинофильмов. Без этого размывания все фильмы выглядели бы дергаными, словно скелеты Харрихаузена.

Научное объяснение может привести к техническому решению. Для цифровых фильмов (скажем, той же «Истории игрушек») решение, позволившее избежать мигания (стробоскопического эффекта), коренится в объяснении, существующем для игровых фильмов: нужно намеренно размывать движущийся объект в кадре вдоль направления перемещения этого объекта. Скажем, если персонаж размахивает рукой, ее изображение должно быть размыто вдоль той дуги, которую при этом проходит рука, вращаясь вокруг плечевого сустава. Другая же рука должна быть независимым образом размыта вдоль своей дуги, часто в направлении, противоположном тому, в котором движется первая рука. Оставалось лишь понять, как проделывать на компьютере то, что делает камера, и – что немаловажно – как делать это эффективно. В обычных игровых фильмах размытие движущегося изображения получается бесплатно, но в цифровых мультфильмах оно стоит дорого. Решение предложила группа, которая ныне называется Pixar. Оно проложило путь к первому цифровому мультфильму. Прорыв позволило совершить именно размытие движущегося изображения.