Один день из жизни мозга. Нейробиология сознания от рассвета до заката - [59]

Наглядно иллюстрирует эти временные рамки рис. 7. Обратите внимание, что хотя передача сигнала от таламуса к коре путем классической синаптической передачи занимает всего пять миллисекунд на каждые два миллиметра, требуется еще двадцать миллисекунд, чтобы ансамбль распространился внутри коры.[377] Здесь вступают в игру два особых способа общения между клетками мозга: один имеет преимущество в виде большего масштаба (объемная передача), в то время как другой гораздо более минималистичный (щелевые контакты). Давайте кратко рассмотрим каждый из них.

Рис. 7. Нейронные ансамбли в срезе крысиного мозга, визуализированные с помощью потенциал-чувствительных красителей (Fermani, Badin&Greenfield). В то время как нормальная синаптическая передача занимает 5 мс на 2 мм от таламуса до коры, последующее формирование ансамбля занимает в четыре раза больше времени (для достижения радиуса 0, 5 мм)

Объемная передача обеспечивает менее специфичное и значительно более медленное взаимодействие между нейронами, но ее преимущество состоит в том, что она затрагивает гораздо больше клеток. За последние тридцать лет этот прежде революционный механизм был тщательно исследован и теперь рассматривается как альтернатива классической синаптической передачи.[378]

Фактически с 1970-х годов известно, что классические передатчики, такие как дофамин, могут выделяться из участков нейрона, напоминающих ветви дерева (дендриты). Обычно дендриты выступают в роли акцепторной зоны нейрона – мишени для сигналов от других нейронов. Однако теперь известно, что дендриты могут выделять вещества сами по себе. Более того, высвобождение веществ из дендритов происходит достаточно интенсивно, и это дает нам основания полагать, что это принципиально новый эффективный способ модуляции.[379]

Третий процесс не связан с непосредственной передачей электрических сигналов через «щелевые контакты» – прямые контакты между нервными клетками.[380] Интересно, что в нейронных сетях очень быстрые колебания активности (200 Гц) возникают именно посредством распространения электрических сигналов.[381] И это широкое распространение активности осуществляется в том же масштабе, который характерен для ансамблей. Таким образом, ансамбли удовлетворяют пространственно-временным требованиям к сознанию, поскольку, в отличие от локализованных нейронных структур, они не являются ни устойчивыми во времени, ни пространственно ограниченными.

Эти три процесса, определяющие формирование, существование и затухание ансамбля, по всей вероятности, действуют согласованно. Но главный вопрос остается нерешенным: что происходит потом, что приводит к возникновению момента сознания? Ключ может скрываться во времени…

Метаансамбли?

Разумеется, единичный ансамбль сам по себе не может стать основой сознания. Однако мы можем представить сценарий, согласно которому отдельные ансамбли возникают независимо. Правда, к тому времени как их активность естественным образом угасает, она, а точнее ее энергия, переносится в некий коллективный пул.

Концепция такого коллективного пула – назовем его метаансамблем – кажется весьма правдоподобной и интригующей по следующим причинам. Во-первых, мы знаем, что анестетики, которые, по определению, «отключают» сознание, значительно удлиняют активность отдельных ансамблей.[382] Во-вторых, временное окно примерно такой продолжительности обеспечивает раннюю пространственную дифференциацию различных паттернов для субъективной дифференциации сенсорных модальностей.[383] В-третьих, энергия должна быть сохранена в некоторой химической, электрической или тепловой форме. При повышении температуры давление увеличивается, и наоборот. Это может объяснить, почему повышенное давление и, следовательно, увеличение тепловой энергии приводит как к возвращению в сознание анестезированных животных,[384] так и к значительному увеличению размеров ансамблей.[385]

В какой бы форме ни осуществлялась эта крупномасштабная передача энергии, она будет ощутимо влиять на фоновую активность мозга.[386] Эта неравномерная, волнообразная активность чрезвычайно чувствительна к искажениям и способна порождать глобальные всплески, которые могут оказаться реальным и окончательным коррелятом момента сознания. Таким образом, любой нейронный ансамбль совместно с другими – даже находящимися в другой области мозга, проявляющими активность в пределах тех же самых временных рамок – теперь может стать гигантским камнем в гораздо более крупном водоеме, сформировав метаансамбль.

Но как выявить расположение и измерить параметры такого метаансамбля? Ведь мы знаем, что о четко определенном анатомическом расположении речи быть не может. Скорее, мы должны предусмотреть форму интеграции крупномасштабных, пространственно ограниченных нейронных коалиций, которые могут возникать в пределах временного окна продолжительностью в несколько сотен миллисекунд, то есть в виде своего рода нейронного «пространственно-временного многообразия». Поскольку многообразие является математическим понятием, которое объединяет пространство и время в едином континууме, рассматривая время как четвертое измерение, нейронный метаансамбль будет описан в конечном итоге скорее физиками-теоретиками, чем нейробиологами. В конце концов, объединив пространство и время в единый континуум, физики уже смогли разработать общие базовые принципы и единообразно описать многие процессы на уровнях от галактического до субатомного.