Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды - [20]
Хор импульсов, вместе с которым мы прибыли, важен по двум причинам. Важно, чтобы он гармонизировал информацию. Вы помните, что различные типы ганглиозных клеток разделяются на те, которые посылают импульсы о темных участках (on-клетки), и те, что отправляют импульсы о светлых участках (off-клетки). Простая клетка реагирует на определенную комбинацию темного и светлого, поэтому хор должен содержать голоса от off-клеток в одном месте и on-клеток в другом, по соседству.
Еще важно, чтобы хор импульсов прибыл более-менее одновременно, поскольку количество входящих сигналов от глаза значительно меньше, чем от других нейронов коры. Входов, получающих информацию напрямую из сетчатки, гораздо меньше, чем тех, на которые поступают импульсы от других нейронов коры головного мозга. Таким образом, чтобы простая клетка отреагировала на информацию, поступающую из глаза, чтобы поднять потенциал нейрона до критической точки, все импульсы из сетчатки должны поступить примерно в одно и то же время.
Другие типы хорового пения импульсов мы будем чаще встречать по мере проникновения в более глубокие слои мозга. Один из них – очередная попытка помучить нашу музыкальную метафору – это ансамбль, коллектив нейронов, которые всегда посылают свои импульсы вместе. И не только потому, что что-то во внешнем мире заставляет их это сделать. Они посылают импульсы вместе, даже если мы записываем активность кусочка мозга, лежащего в чашке Петри. Другой вид коллективного творчества отправляет множество импульсов случайно и вразнобой – словно хор учеников начальной школы, плохо умеющих концентрироваться, где участники вступают неодновременно.
Все эти хоры резко увеличивают шанс возбудить новый импульс в принимающем нейроне [72]. Вот почему хор входных импульсов был также предложен в качестве ответа на парадокс нерегулярности выходных импульсов нейронов коры головного мозга. Согласно этому варианту решения парадокса нерегулярные интервалы между импульсами, отправляемыми нейроном, получаются из-за того, что на его входы поступают нерегулярные, но синхронизированные сигналы, поэтому каждое крещендо этого входящего хора, поступающее на вход случайным образом, создавало бы столь же случайно распределенный набор исходящих импульсов [73]. В этом есть доля правды; действительно, самобалансирующиеся сети автоматически создают некоторую синхронизацию с входами нейрона [74]. Но, как и сам баланс, эта синхронность должна быть точной: если ее будет слишком мало, входящие сигналы не произведут никакого эффекта; слишком много – и мозг пойдет вразнос от самовозбуждения.
Баланс и синхронность также объединяются, чтобы создавать точные импульсы. На нейронах коры головного мозга стабильно наблюдается задержка в несколько миллисекунд между нарастанием сигналов на возбуждающих входах и согласованным, уравновешивающим увеличением сигналов на входах торможения [75]. Задержка, которая, кажется, специально настроена так, чтобы пропустить хор возбуждающих импульсов, таких как легион, с которым мы прибыли из сетчатки, испустить один точный импульс, а затем отключиться по команде сигналов торможения.
Но абсолютно точный эффект от звучания хора не гарантирован. Потому что он зависит от места, к которому на принимающем нейроне подходят аксоны хористов.
Баланс возбуждения-торможения и синхронность – свойства входящих сигналов, поступающих к нейрону. Но строение его собственного дендритного дерева играет ключевую роль в формировании импульса. Место, куда поступает приходящий импульс, позволяет точно контролировать, насколько велик будет всплеск вызванного им потенциала, и таким образом определить, сколько всплесков нужно, чтобы вызвать возбуждение.
В соответствии с риэлторским клише о том, что главное в недвижимости – это местоположение, дендритное дерево влияет на количество необходимых для возбуждения входящих сигналов тремя способами. Во-первых, важно, насколько далеко от тела нейрона принимается импульс; во-вторых – то, как на этом дереве сгруппированы дендриты, принимающие импульсы от хора передающих нейронов; в-третьих – что находится на пути между синапсом принимающего дендрита и телом нейрона.
Импульсы, преодолевшие синаптические промежутки, чтобы попасть на кончики дендритов, могут оказаться очень далеко от тела нейрона, на расстоянии до миллиметра. Созданные ими скачки потенциала быстро затухают по мере движения по дендритам к телу нейрона, уменьшаясь почти до нуля к моменту прибытия в место назначения и практически не приближая потенциал нейрона к критическому уровню. Скачки потенциала, создаваемые импульсами, попадающими на синапсы, расположенные близко к телу, затухают не так быстро, поэтому могут сильнее влиять на достижение критического уровня возбуждения – или наоборот, подавления. Небольшая загадка, подкинутая нам эволюцией: наличие входов, удаленных от тела нейрона настолько, что приходящие на них сигналы почти не оказывают влияния на уровень его возбуждения, кажется немного бессмысленным, но они существуют.
