Изоморфизм — в психологии этот термин неразрывно связывается с классической берлинской школой гештальт-психологии. Теоретики гештальта использовали его для характеристики своего особого подхода к вопросу об отношении разума и мозга: они утверждали, что объективные мозговые процессы, которые лежат в основе конкретного феноменологического опыта и коррелируют с ним, изоморфны субъективному опыту (т. е. имеют функционально ту же форму и структуру).

Этимология слова изоморфизм делает его подходящим термином для такой теории. Греческий корень «изо-» означает «равный, одинаковый, подобный», а «морф-» значит «форма, конфигурация, организация или структура». Прибегнув к понятию изоморфизма, гештальт-психологи хотели выразить идею, что гештальт-качества — форма, конфигурация, организация и структура — биофизических электрохимических процессов мозга, лежащих в основе субъективного когнитивного опыта, идентичны гештальт-качествам — форме, конфигурации, организации и структуре — самого опыта. Эта концепция резко контрастирует с относительно пассивными коннекционистскими теориями отношений между разумом и мозгом, преобладавшими в психологии 1-й половины XX в. и рассматривавшими мозг скорее как гигантский коммутатор с изолированными цепями из проводов и переключателей, чем как динамическую систему взаимозависимых электрохимических биологических процессов, составляющих сложное поле взаимодействий.

Поскольку такая динамическая, интерактивно-полевая концепция функции и активности мозга радикально отличалась от значительно более статической и механистичной концепции мозга, безоговорочно принимавшейся на веру большинством живших и работавших в то время психологов, гештальтистская идея изоморфизма осталась практически непонятой. Теоретик гештальт-психологии Мэри Хенли писала: «Я не знаю второго такого понятия в психологии, которое было бы более превратно понято и более искажено, чем понятие изоморфизм». Одна из причин подобного непонимания и искажения заключается в том, что этот термин, задолго до заимствования его гештальт-психологами, использовался в таких областях, как химия, кристаллография и математика, в значении, которое подразумевало ориентацию на части, совершенно чуждую концепции гештальта.

В математической теории множеств, например, две группы элементов изоморфны, если существует взаимно однозначное соответствие между этими двумя множествами, т. е., если каждому элементу первого множества можно подобрать в пару один и только один элемент второго множества, и наоборот. Такое взаимно однозначное соответствие между двумя изоморфными процессами или феноменами противоречит гештальтистскому подходу. Например, две окружности, одна из которых образована 20 точками, а вторая — 22, с точки зрения гештальтистов изоморфны, ибо их функциональные формы идентичны: если точек достаточно для того, чтобы форма объекта была недвусмысленно обозначена и очевидна, то их абсолютное количество не имеет значения. Принципиальное значение имеет сама форма, конфигурация или структура, а не количество элементов, которым случилось образовать ее «части». Думать об абсолютном совпадении количества точек на окружностях двух кругов — значит думать не о целом, а о частях, и игнорировать динамические характеристики непрерывности траектории окружности круга, равную удаленности каждой части окружности от ее центра и т. д., которые и образуют эссенциальный гештальт или конфигурацию круга. Два круга — независимо от количества составляющих их «элементов», их цвета или размера — изоморфны просто потому, что оба являются кругами (т. е. оба имеют одинаковую, круглую форму). Точно так же изоморфны и два квадрата, даже если они образованы разными «элементами», по-разному окрашены или освещены или отличаются своей площадью. Более того, хотя при переходе из одной тональности в другую состав нот, характерный для данной мелодии, изменяется, их порядок в одной тональности изоморфен их порядку в другой тональности, и мы слышим ту же, прежнюю мелодию; вариации на эту музыкальную тему остаются изоморфными до тех пор, пока сама мелодия остается узнаваемой (несмотря на то, что число нот в одной вариации может значительно превышать их число в другой).

Первое упоминание о мозговых процессах, изоморфных — в гештальтистском смысле — перцептивным процессам, появляется в опубликованной в 1912 г. статье Макса Вертгеймера о кажущемся движении, которая, как принято считать, положила начало школе гештальта. Это упоминание касается процессов в головном мозге, предположительно соответствующих одной из разновидностей фи-феномена, или восприятию движения при фактическом отсутствии движения физического раздражителя. Представим себе, к примеру, две короткие вертикальные линии, x и у, длиной примерно по дюйму, расстояние между которыми равно тоже примерно 1 дюйму. Если испытуемому предъявить на несколько секунд линию x, затем убрать ее и буквально через долю секунды предъявить линию у, ему может показаться, что он видел не две разные линии, предъявленные последовательно, а одну линию, которая переместилась с одного места на другое (с места х на место y). Продолжив эту процедуру таким образом, что спустя очень короткий промежуток времени после исчезновения линии х вновь предъявить линию у, а затем быстро снова заменить ее линией х и т. д., поддерживая на приемлемом уровне соотношение между расстоянием, разделяющим две линии, и межстимульным интервалом, испытуемому будет казаться, что он видит одну линию, непрерывно перемещающуюся взад-вперед. Если межстимульный интервал слишком велик, испытуемый воспринимает две стационарные линии, расположенные на расстоянии друг от друга и предъявляемые ему поочередно; если межстимульный интервал слишком короток (или если в какой-то момент предъявляются сразу две линии), испытуемый воспринимает две стационарные линии, предъявляемые в двух разных местах. Что происходит в головном мозге при условии (как в выше описанном эксперименте), что испытуемый видит единственную перемещающуюся линию? Как утверждал Вертгеймер, фактически любая теория отношения между разумом и мозгом признает, что при этом должно иметь место возбуждение определенных участков зрительной коры: один очаг возбуждения соответствует линии х, а другой, по соседству, — линии у. Однако дальнейшие рассуждения Вертгеймера расходятся со всеми другими теориями отношения разума и мозга: при восприятии движения линий между участком мозга, соответствующим линии x, и прилегающим к нему участком мозга, соответствующим линии у, должно происходить что-то вроде короткого замыкания; это короткое замыкание является мозговым процессом, изоморфным субъективному опыту одной перемещающейся линии.

Гештальт-качества процесса, протекающего в мозге, должны каким-то образом соответствовать гештальт-качествам видения одной перемещающейся линии, а не двух отдельных, неподвижно закрепленных линий. Вертгеймер лишь заложил теоретические основы концепции, которая впоследствии была детально разработана его коллегами — гештальт-психологами Куртом Коффкой и Вольфгангом Кёлером (в ходе широких исследований поведения животных и экспериментов в области восприятия). Исходя из данной теории, Кёлер и его коллеги сделали несколько довольно неожиданных предсказаний и сумели экспериментально их подтвердить. Целая монография была посвящена тому, что Кёлер и Ганс Валлах называли фигуративными послеэффектами, т. е. совокупности воспринимаемых искажений фигур, порождаемых предшествующим длительным рассматриванием других фигур. Предположим, к примеру, что воспринимаемое расстояние между двумя точками в зрительном поле, x и у, изоморфно электрическому сопротивлению между их соответствующими локализациями в зрительной коре — X и Y. Если это сопротивление повышается, то мозговые процессы X и Y функционально удаляются друг от друга, и воспринимаемое расстояние между соответствующими точками в зрительном поле, х и у, должно увеличиться. Если функциональное расстояние (т. е. электрическое сопротивление) между двумя мозговыми процессами X и Y становится меньше, то воспринимаемое расстояние между их данными в опыте изоморфными эквивалентами — точками х и у — должно также уменьшиться. Теперь представим себе, что мы нашли способ изменять электрическое сопротивление между двумя точками зрительной коры. Результатом такого изменения должно стать и соответствующее изменение изоморфного зрительного опыта. Известно, что любой процесс возбуждения, продолжающийся какое-то время в нервной ткани, обычно порождает процесс, который тормозит продолжение этого процесса возбуждения; любое продолжительное возбуждение порождает свое собственное торможение. Согласно теории изоморфизма, это торможение представляет собой насыщение (сатиацию), или повышение электрического сопротивления. Следовательно, одним из способов увеличения электрического сопротивления между двумя точками зрительной коры является ее возбуждение с помощью подходящего визуального раздражителя. Если участок мозга, соответствует пространству между двумя точками в зрительном поле, стимулируется какое-то время визуально предъявленной фигурой, находящейся в этом пространстве, должно возрасти насыщение, или сопротивление, этого участка, и — как следствие этого — две точки зрительного тюля будут восприниматься как более удаленные друг от друга.

Кёлер и Валлах провели множество экспериментов для проверки этого предсказания, и такие перцептивные искажения действительно получили в них подтверждение. Теория изоморфизма породила огромное количество экспериментов, которые стали предметом широкого обсуждения в середине XX в. В начале 50-х гг. два выдающихся представителя нейронауки, Карл Лешли и Роджер Сперри, пытаясь развенчать эту теорию, поставили ряд радикальных экспериментов на животных. Они изменяли электрические свойства зрительной коры кошек и обезьян, надрезая мозг и вводя изолирующий материал в разрезы или помещая золотую фольгу либо танталовую проволоку (обладающие повышенной электропроводимостью) непосредственно на поверхность зрительной коры животного или в нее. Ученые считали, что если теория изоморфизма Кёлера верна, то подобное вторжение в электрохимию и биофизику мозга должно сильнейшим образом повлиять на способность животных к зрительному различению объектов, приобретенную ими ранее в результате соответствующего научения. Однако ничего подобного не произошло: какими бы глубокими ни были изменения зрительной коры животных, последние различали зрительные раздражители точно так же, как делали это до хирургического вмешательства. Отвечая на критику Лешли и Сперри и отмечая некоторые технические недостатки их экспериментов, Кёлер утверждал, что локальные изменения электрических характеристик прооперированного мозга должны почти мгновенно перераспределять и реорганизовывать его полевые свойства, так что никаких нарушений в исполнении, направляемом зрительной системой, быть не должно. Ни Лешли, ни Сперри не смогли опровергнуть подобную аргументацию, однако Карл Прибрам, еще один выдающийся нейропсихолог, провел в конце 50-х цикл исследований, которые можно назвать продолжением экспериментов Лешли и Сперри. Он изменял электрическую активность зрительной коры низших обезьян, раздражая ее пастой гидроокиси алюминия. Как и в опытах Лешли — Сперри, это воздействие на мозг обезьян не сказалось отрицательно на сохранении ранее приобретенных ими навыков зрительной дискриминации; к тому же, целью экспериментов Прибрама было не опровержение утверждения Кёлера о том, что естественные физические полевые процессы мгновенно перераспределяют изменение нервной ткани, вызванное локальным раздражением. В 60-е и в 70-е гг. интерес к гештальтистской гипотезе изоморфизм пошел на спад, а в 80-е она уже редко упоминалась в книгах, посвященных восприятию и проблемам физиологической психологии. На рубеже 80-х и 90-х гг. представления о функциях мозга, разделявшиеся большинством нейроанатомов, нейрофизиологов и нейропсихологов, уже не оставляли места для процессов, которые были бы динамичными и взаимодействующими, носили бы полевой и системно-ориентированный характер, как это предполагала гештальтистская теория изоморфизма.