В экспериментах Леттвина и аналогичным им частота разрядов единичного аксона может быть измерена и зарегистрирована тонким, как волосок, электродом. Освещая глаз животного ярким светом и регистрируя реакцию отдельных нервных клеток, можно обнаружить, какие клетки реагируют на этот раздражитель. Область раздражения, на которую реагирует клетка, называется рецептивным полем. Функция клеток в зрительной коре отличается от функции клеток оптического тракта. Когда регистрируется реакция индивидуальных корковых клеток, лучше всего они реагируют на специфические свойства окружающей среды и потому называются анализаторами признаков. (Однако, на самом деле, эти клетки могут выполнять другие, нам неизвестные функции.)
У человека более 100 миллионов нейронов в зрительной коре, и мы до сих не знаем степень их специализации. Чтобы определить те характерные признаки, которые должны улавливать специфические клетки, ученым необходимо выделить и идентифицировать рецептивные поля. Оказывается, что каждый вид животных обладает особым набором анализаторов признаков, которые выделяют объекты и события, важные для этого вида. У таких животных, как лягушка, эта способность к отбору развита в крайней степени.
Зрительная система кошки, изученная лучше других, отбирает края, углы и объекты, движущиеся в разных направлениях. У обезьян отдельные клетки, по-видимому, реагируют на особые свойства окружающей среды. В одном исследовании группа ученых проводила эксперименты с макаком-резус. Они отводили активность одной клетки зрительной коры и попытались выяснить, что заставит клетку реагировать. Перед макакой клали пищу, показывали ей карточки, движущиеся объекты и т.д. Исследователи испробовали все, что могли придумать, и не заметили никакой реакции. Наконец, когда они на прощанье помахали перед глазами у обезьянки рукой, в клетке возникла бурная реакция. Потом этой клетке предлагали множество новых раздражителей. Чем больше раздражитель походил на кисть руки обезьянки, тем сильнее оказывалась реакция клетки. Данный пример доказывает, что, по крайней мере, у обезьяны мы можем отождествить отдельно взятую клетку, которая бурно реагирует на крайне специфичный признак.
Ученые-нейробиологи Хьюбел и Визел из Гарвардского университета, получившие за свою работу Нобелевскую премию, открыли три основных категории клеток зрительной коры у кошек, каждая из которых обнаруживает специфические типы «рисунков» (паттернов).
1. Простые клетки (simple cells) реагируют на полосу, линию или край. Поскольку простые клетки сильнее всего реагируют на определенные углы, они называются детекторы ориентации. Они организованы в зрительной коре колонками; каждая колонка содержит клетки, реагирующие на определенную ориентацию.
2. Сложные, комплексные клетки (complex cells) реагируют на ориентацию и движение, скажем, диагональную линию, движущуюся слева направо.
3. Сверхсложные, гиперкомплексные клетки (hypercomplex cells) реагируют на любую полосу света, независимо от ее ориентации. Неуклюжий термин «гиперкомплексные» отражает поразительную сложность корковой системы отбора признаков; ученые никак не рассчитывали, что обнаружат клетки, превосходящие по своей сложности «комплексные». Возможно, когда-нибудь будут найдены другие клетки, которые реагируют на еще более специальные свойства окружающей среды (как клетка обезьянки, реагирующая на взмах руки).
Каждый элемент зрительной системы, включая зрительную кору, должен выделять особые признаки окружающей среды, передавать и анализировать эту информацию и не придавать значения всему остальному. Клетки зрительной коры, вероятно, являются, мелкими строительными блоками более сложных зрительных впечатлений.