Он, она и мозг. Взгляд нейробиолога на наши сходства и различия - Маркус Хейлиг

вместе играют мелодию, являющуюся следом памяти. Скомбинируйте ансамбли, распределенные по всему мозгу, и вы получите ансамбли ансамблей. Ледник тут, россыпь камней там. Воспоминания о чувствах и ощущениях, которые они когда-то вызвали.

III

Изображения мозга все чаще можно увидеть за пределами исследовательских лабораторий или рентгеновских отделений больниц. И чаще всего это поразительно красивые картины. Иногда они показывают, что вы станете глупым, если будете курить траву, иногда – обратное. Иногда они доказывают, что мужчины и женщины одинаковы с психологической и когнитивной точки зрения. Или наоборот. Так что, прежде, чем мы начнем изучать эти изображения, нужно задать вопрос: каким образом структура мозга связана со сложными впечатлениями, мыслями или чувствами?

Это очень сложный вопрос. Даже самые простые впечатления состоят из множества мелких деталей. Давайте еще раз вспомним картину, которая встает передо мной каждый раз, когда вижу перед собой долину Тарфала. Здесь проходит вертикальная линия. Другая линия ее пересекает. Здесь светло. Там темно. Каждую картину можно разбить на множество составных частей. Если они достаточно маленькие и простые, они годятся для чего угодно. Из таких кирпичиков можно создать практически любую картину. С помощью таких простых элементов можно создавать картины, кажущиеся реальными, хотя на них и изображены вещи, которых никогда не было в реальности. В компьютерных технологиях такие строительные блоки называются «функциями» (features). Хотите разработать реалистичную видеоигру? Тогда вам нужно научиться программировать, чтобы графический процессор эффективно перемещал и составлял картинки из таких элементов[128].

Зрение – это чувство, на примере которого мы лучше всего понимаем, как мозг создает сложносоставные впечатления. Давайте посмотрим, как он создает образы из стимулов окружающего мира. Клетки сетчатки, как и камера вашего айфона, могут лишь регистрировать отдельные точки: в этой светло, а в той – нет. Без упорядочивания зрительные впечатления будут выглядеть как помехи на экране телевизора после окончания всех передач. Поток точек упорядочивают нервные клетки в колонках зрительной коры. Те части коры головного мозга, что получают сигналы и организуют их в зрительные образы, составляют колонки, идущие от поверхности в глубину мозга. Эти вертикальные колонки позволяют вам видеть мир в картинках. Они выделяют базовые элементы и начинают создание сложных картин. Это отдельные ядра процессора в гигантской параллельной вычислительной системе. Миллионы и миллионы таких процессоров работают одновременно, позволяя нам увидеть окружающий мир. В 1981 году швед Торстен Визель и канадец Дэвид Хьюбел получили Нобелевскую премию по физиологии или медицине за исследования организации и работы этих колонок.

Вам уже кажется сложным процесс создания изображений из простых элементов, поступающих на сетчатку? А ведь мы только начали. А теперь представим, что импульс активирует ансамбли клеток, которые вместе составляют изображение долины. Это уже невероятная по объемам информации задача. Но сам принцип не сложнее, чем вычисление формы, например, квадрата. Колонки, в которых закодирован необходимый элемент, должны активироваться вместе. Элементы изображения квадрата состоят из двух горизонтальных и двух вертикальных линий, соединенных в углах. Я не эксперт по физиологии зрения, но для такой картинки достаточно нескольких десятков колонок. Помножьте это на энное количество миллионов, и вы сможете точно так же сохранить изображение долины. Необходимые для этого колонки уже составили ансамбль. Синапсы, связывающие их друг с другом, усилились, согласно закону Хебба, и потому активируются вместе. Как только это происходит, я вижу то, что увидел в момент, когда сохранил это воспоминание. В остальное время я думаю о чем-то другом, и эти же колонки могут быть заняты чем-то еще. Когда я в следующий раз увижу белый цвет, им может оказаться не ледник в горах, а молоко в стакане моей дочери. И тогда «белые» колонки соединятся с элементами других ансамблей.

Но воспоминания и мысли включают в себя отнюдь не только зрительные ощущения. Думая о том походе в горы, я вспоминаю и многое другое. Прикосновение ветра к моему лицу. Слабый запах костра внизу. Пение птиц, названий которых я никак не запомню. И многое-многое другое, чего я даже не осознаю. Когда это воспоминание только появилось, различные части мозга работали вместе на полную мощь. Пока зрительная кора занималась выделением линий, идущих в разные стороны, и разными оттенками света, другие процессоры делали то же самое с элементами слуха, запаха и тактильных ощущений. А где-то и другие типы процессоров добавляли к целостной картине эмоции.

Эти процессоры распределены практически по всему мозгу. Расстояние между ними может составлять до десяти сантиметров, что для клеток мозга сопоставимо с расстоянием до другой планеты. Активность различных локальных ансамблей нужно каким-то образом объединить в единое целое, и только тогда появится возможность создавать ансамбли ансамблей, содержащие все измерения находящейся в них информации. И лишь тогда появляются воспоминания и мысли. Нужно не только множество параллельных процессоров, способных выделять простые элементы из потока зрительных ощущений и соединять их в осмысленные впечатления, но и физические связи, необходимые для создания больших ансамблей, а затем и исполнения симфонии их воспоминаний. Чтобы перемещать информацию между своими процессорами, огромная параллельная вычислительная система должна обладать множеством связей[129]. Для этого пучки нервных волокон проходят вдоль и поперек всего мозга. Они завернуты в изоляцию, состоящую из белка, миелина. Таким образом они могут быстрее посылать свои сигналы, потенциалы действия, и не мешают друг другу. Некоторые из этих волокон такие тонкие, что их невозможно увидеть невооруженным взглядом. Другие – такие толстые, что их легко увидеть в вынутом из тела мозге (см. Рисунок 7). Существуют как местные связи, так и линии дальнего следования. Очень долго этот раздел лежал на заднем дворе наук о мозге. Но наконец принцип необходимости связи между всеми видами чувств для создания воспоминания и мыслей был принят всеми. Анатомы составили детальные карты многих из этих связей. Но все еще было сложно сказать, что нам делать с этой информацией.

Так было до недавнего времени. Оптогенетика и подобные методики позволяют нам узнать, что делает каждый отдельный нервный путь. Воспоминание о страхе, а? Когда я на прошлой неделе гулял с собакой, меня чуть не сбила машина, которая при этом еще и громко сигналила. Не знаю, кто больше испугался, я или Мауи. Теперь когда мы проходим этот перекресток и слышим, как кто-то сигналит, мы оба вздрагиваем. Но если я слышу гудок, когда смотрю фильм, он меня не тревожит – это другой контекст. Гиппокамп – это область мозга, которая, помимо прочего, хранит карты пространства, в котором мы находимся[130]. Ученые давно подозревали, что такая контекстная