Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды - [48]
Так вот где кроется ответ? Краевые области мозга, особенно те, что используют сенсорную информацию, используют и время; центральные области, особенно коры головного мозга, предпочитают счет?
Убедительным доказательством такой теории может быть то, что нейроны коры головного мозга не умеют даже посылать точно привязанные ко времени импульсы. В конце концов, мы уже видели в третьей главе, что они посылают их с нерегулярными интервалами, почти идеально имитируя случайный процесс. Как могут такие импульсы нести информацию о времени, если они происходят «случайно»?
Самый простой тест – много раз подать на корковый нейрон одинаковый входящий сигнал и посмотреть, будет ли он повторять этот образец с той же точностью (рис. 7.3). И подать этот сигнал непосредственно в его тело, обойдя ненадежность синаптических сбоев и торможения посредством ГАМК, чтобы исключить их из уравнения. Мы уже знаем, что произойдет. Раздражайте тело пирамидального нейрона постоянным током, и он испустит набор импульсов. Снова подайте на него тот же импульс постоянного тока, и серия импульсов будет другой [172]. Если корковые нейроны не могут пройти даже этот простой тест, они, безусловно, не в состоянии отправлять сообщения, основанные на временном коде.
Рисунок 7.3. Точность серии импульсов коркового нейрона зависит от сигнала на входе. Мы условно изображаем, как электрический ток пускают непосредственно в тело нейрона и повторяют это три раза, чтобы увидеть, насколько похожи будут его ответы. Для постоянного входящего сигнала (слева) нейрон будет отправлять первый импульс, как только входящий сигнал появляется, но после этого интервалы между импульсами начинают различаться для каждого повторения: нейрон посылает пять импульсов в первый раз, четыре – во второй и шесть – в третий. Идентичный сигнал, один и тот же нейрон, разное время посылки импульсов. Но если вместо этого мы каждый раз будем стимулировать его тело одним и тем же входящим «шумом» (справа), то нейрон посылает одинаковые серии импульсов при каждом из трех повторов.
Вместо этого давайте попробуем раздражать нейрон случайными всплесками тока, имитирующими тот шум и хаотические колебания напряжения в его теле, когда он подвергается бомбардировке скачками напряжения, каскадом несущимися по его дендритам. Если мы многократно стимулируем его одним и тем же зашумленным током, то каждый раз получим в точности одинаковый отклик, такой же случайный рисунок импульсов! Нейроны в коре головного мозга способны воспроизводить точную временную диаграмму импульсов при одинаковом переменно-шумовом входящем сигнале. И есть намеки на то, что они все же используют временной код.
Большой намек кроется в области MT зрительной коры (V5). Мы покинули область МТ несколько синапсов назад, когда ее нейроны посылали залпы импульсов, отвечая на основные направления движения в видимом мире. На согласованный набор граней и углов, который вы называете Сарой, шагавшей по офису слева направо. Область MT посылает импульсы в ответ на движение – мы узнали об этом, предложив нескольким обезьянам понаблюдать за движущимися на экране точками.
Эти скучающие обезьяны смотрят кино о беспорядочно движущихся точках, пытаясь решить, в каком направлении те движутся. Иногда точки движутся синхронно, как правило, в одном направлении – такое движение легко увидеть. Порой точки начинают двигаться хаотично, и только некоторые из них движутся вместе в одном направлении, поэтому движение увидеть сложнее. Периодически происходит что-то промежуточное; а иногда движение различить невозможно, потому что все точки перемещаются хаотически. Просмотр этих фильмов вызывает отправку импульсов нейронами области МТ. Активность нейронов, реагирующих на движение влево, резко увеличивается, когда точки движутся влево; реагирующие на движение под углом 30° от вертикали отправляют импульсы, когда точки движутся в этом направлении. Как и большинство нейронов коры головного мозга, эти нейроны посылают импульсы, по-видимому, случайным образом, интервалы между ними очень неравномерны – некоторые сгруппированы, некоторые далеко друг от друга. Тем не менее Уайет Бэр и Кристоф Кох в 1996 году выяснили, что если мы станем повторять один и тот же фильм о случайном движении точек, то увидим в точности одинаковую последовательность, казалось бы, явно случайных импульсов нейрона из области МТ [173] (рис. 7.4).
Рисунок 7.4. Точные импульсы от одного нейрона коры. Мы смотрим на импульсы, посылаемые одним нейроном из области MT, в то время как обезьяна, которой он принадлежит, наблюдает множество повторов одного и того же фильма из точек, движущихся в случайном порядке. Каждый штрих – импульс от этого нейрона; каждая строка – импульсы, которые он послал во время одного из сеансов просмотра одного и того же двухсекундного фильма, в котором точки беспорядочно перемещаются. Каждая строка выглядит случайной – в ней есть маленькие и большие интервалы между импульсами. Но если расположить их одну под другой, выровняв по моменту, когда начинается фильм, мы видим, как импульсы выстраиваются в хорошо различимые линии сверху вниз, отмечая одно и то же событие в фильме (например, линия примерно через 0,1 секунды, полоса, начинающаяся через 0,5 секунды, и снова линия примерно через секунду). Этот нейрон посылает свои импульсы точно в одни и те же моменты фильма при каждом просмотре. (Из работы Бэра и Коха, Neural Computation. 1996. № 8. С. 1185–1201.)
