Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды - [51]
По моим подсчетам, у нас есть в лучшем случае всего несколько десятков миллисекунд между прибытием и выходом на посадку в транзитную зону, чтобы отбыть в моторную кору. И то это если мы вальяжно и не спеша отправимся по длинному пути. Мы будем перепрыгивать из аксонов в дендриты через синаптические промежутки, вверх и вниз по каскадам нейронов, расположенных слоями, и погружаться в белое вещество, чтобы путешествовать между регионами. А пока я, словно гид, буду описывать вам основные достопримечательности, которые мы сможем увидеть на маршруте: Венеру Милосскую, Джоконду, стелу с кодексом Хаммурапи. Мы присоединяемся к клонированному импульсу, накапливающему свой потенциал глубоко в префронтальной коре, и первым из экспонатов оказывается самый одинокий нейрон.
Он находится дальше всех от входящих сигналов ваших органов чувств и от исходящих сигналов к вашим мышцам. Он никогда не узнает о вкусе пиццы, запахе свежего хлеба, багровом закате, прикосновении детской руки. Но он получит далекие отголоски всего этого. Наш импульс и миллионы подобных ему прибывают из самых разных отделов коры, доставляя сообщения самому одинокому нейрону.
И в этом вся суть. Если мы будем обращать внимание только на то, что происходит во внешнем мире, то мы упустим необходимость учитывать влияние на этот нейрон сигналов от других нейронов, несущих всевозможную информацию, смысл которой мы не можем понять. Или загадочных сигналов от темных нейронов второго типа, посылающих свои импульсы, казалось бы, вообще безо всякой связи с входящими сигналами. Для вас сейчас, здесь, в этой головоломке про последнее печенье, это совпадение импульсов может означать, что вы: немного устали; хотите сахаросодержащей калорийной пищи; слышите неразборчивый шум разговора Идрис и Кая в четырех столах от вас; наблюдаете движение Сары в поле вашего зрения. Вы ощущаете свое тело, сидящее на стуле за столом; ощущаете, что ваша голова повернута так, что глаза направлены на коробку с печеньем и то, что находится за ней. Вы знаете, что ваш стол и соседний, на котором стоит коробка, находятся в дальнем углу офиса, рядом с окнами, и загорожены пальмами в горшках от входной зоны перед лифтами с ее непредсказуемой опасностью появления посторонних действующих лиц в вашей драме с последним печеньем. Как же тогда мы можем предсказать активность этого нейрона префронтальной коры, в котором сейчас находимся, не зная, что означает каждый из всех этих приходящих на его синапсы импульсов?
Счетчики, Таймеры, прогнозы на основе внешних событий – все это – разные способы объяснить исходящий сигнал отдельного нейрона. Если эта книга вас чему-то и научит, так это тому, что нам нужно гораздо больше, чем сигнал одного нейрона, чтобы создать новый импульс. Новый импульс – это результат всех входящих сигналов от сотен нейронов как в пространстве (какой именно нейрон прислал сигнал), так и во времени (когда именно был отправлен входной сигнал). Счетчики и Таймеры неправильно ставят вопрос. Смысл импульса лежит не на выходе одного нейрона, он заключен в легионе его входов. Задайте вопрос не о том, что нейрон отправляет, а о том, что он получает.
Когда-то возможность задать вопрос о смысле легиона входящих сигналов казалась чем-то из области научной фантастики [182]. Но нынешний золотой век системной нейробиологии все изменил. Недавний взрывной прогресс в технологии записи означает, что теперь мы наконец можем записывать сигналы сотни нейронов одновременно. Вместо того чтобы пытаться предсказать события в мире по импульсам от одного нейрона, запись активности множества нейронов дает нам возможность проанализировать значение импульса в другом ключе. Не сколько и когда, а кто – какие нейроны отправляют импульсы одновременно.
Так что теперь ученые в моей лаборатории (и во многих других) пытаются ответить на вопрос, сможем ли мы предсказывать, что происходит во внешнем мире, в зависимости от того, какая группа нейронов посылает импульсы. Представьте себе, что мы ведем запись активности трех нейронов в областях коры головного мозга, которым небезразлична зрительная информация, неоднократно показывая глазу одну из двух картинок: на первой – страстно желаемое имбирное печенье с грушей и шоколадной крошкой, на второй – зеленый плюшевый игрушечный дракон (по имени Стив). Если эти три нейрона совместно занимаются кодированием каких-то аспектов различий между двумя изображениями, то они должны посылать заметно отличающиеся между собой наборы импульсов, когда глаз видит изображение печенья и изображение дракона. Но это не означает, что они всегда будут воспроизводить один и тот же строго повторяющийся набор активности, отзываясь на одно и то же изображение. На самом деле мы уже видели, что реакция отдельного нейрона на одно и то же событие во внешнем мире может быть многократно повторяемой, однако бóльшую часть времени и для большинства нейронов она весьма изменчива, вплоть до того, что иногда нейрон может вообще никак не реагировать на событие. Но, наблюдая совместную работу нейронов, мы можем выяснить, похож ли в целом рисунок активности нейронов, посылающих импульсы, даже если некоторые из них устраивают беспорядок.
