Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды - [63]

И в самом V1, когда мы попали туда, импульсы уже были. После выхода из сетчатки нашей первой остановкой в коре была простая клетка в четвертом слое. Тем не менее, спускаясь по дендритному дереву к ее телу, мы обнаружили, что являемся лишь одним из множества всплесков напряжения, приходящих туда, всплесков, вызванных сигналами от других нейронов в четвертом слое зрительной коры, включая эти надоедливые интернейроны, извергающие ГАМК. На самом деле количество импульсов, приходящих непосредственно из глаза, составляло жалкое меньшинство: у простой клетки лишь около 5 % входящих сигналов поступает непосредственно из сетчатки [255].

Куда бы мы ни отправились, там уже были импульсы. Тем не менее мы, кажется, были в самой первой волне импульсов, вызванных проекцией изображения печенья на вашу сетчатку. Как так может быть? Что вызвало все эти импульсы?

Чтобы объяснить это, нам придется развенчать два глубоких заблуждения о природе импульсов. Я сам, как и большинство нейробиологов, был им подвержен. Но теперь, в конце путешествия, мы увидели достаточно, чтобы понять, что к чему.

Первое заблуждение состоит в том, что все импульсы вызваны событиями во внешнем мире. Если мы регистрируем, что нейрон посылает импульс, то это должно быть связано с чем-то происходящим вовне. То есть, например, импульс в моторной коре головного мозга в конечном счете является ответом на импульс из сетчатки, вызванный тем, что глаз что-то увидел.

Но это не так. Многие импульсы, а возможно, большинство импульсов в мозге, не имеют никакого отношения к событиям во внешнем мире. В совокупности мы называем импульсы, возникающие, казалось бы, безо всякой причины, спонтанной активностью.

Одно из объяснений этих «спонтанных» импульсов состоит в том, что они являются следами, эхом того, что произошло мгновением раньше. Возможно, эти «спонтанные» импульсы, которые мы встречали во время нашего путешествия, возникли, когда в поле зрения первый раз мелькнула потрепанная картонная коробка с полуоткрытой крышкой, прежде чем ваши глаза остановились на границах и поверхностях, сложившихся в форму печенья. Заманчивое объяснение, но неполное. Мы знаем, что импульсы и на самом деле возникают спонтанно. Что бы вы ни делали, на протяжении всей жизни нейроны в вашем мозгу самопроизвольно отправляют импульсы.

Закройте глаза. В них больше не попадает свет, то есть им ничего не нужно направлять в зрительные зоны коры головного мозга. Можно предположить, что на этом этапе импульсы уходят на заслуженный отдых. Однако нет. Ваша зрительная кора постоянно бомбардируется импульсами, неважно, закрыты глаза или открыты, независимо от того, есть ли перед ними что-то, что можно увидеть, или нет. Действительно, нейровизуализация показывает, что целая сеть областей коры головного мозга парадоксальным образом наиболее активна, когда вы спокойно отдыхаете с закрытыми глазами; а когда вы что-то делаете, эта сеть снижает свою активность. Спонтанная активность в этой сети пассивного режима работы мозга (СПРРМ) не только не является эхом внешнего мира, но даже снижается при взаимодействии с ним [256].

Теперь рассмотрим сон. Можно наивно предположить, что сон – это «выключение» вашего мозга, что нейроны перестают разговаривать друг с другом. Однако мозг не может этого сделать; в конце концов, во многих странах фиксация того факта, что нейроны перестали отправлять друг другу импульсы, является по закону ключевым элементом определения смерти. На самом деле нейроны во всех структурах вашего мозга продолжают посылать импульсы на протяжении всего вашего сна [257]. В самой глубокой стадии глубокого сна нейроны по всей коре примерно раз в секунду переключаются между вспышками активности и периодами тишины. И они переключаются все вместе, синхронно по всей коре головного мозга, скоординированно отправляя волну импульсов, а затем синхронно замолкая, что представляет собой совершенно противоположную картину по сравнению с нерегулярной, несинхронизированной активностью бодрствующего мозга. Тем не менее в этой фазе медленного сна нейроны кортекса посылают в сумме столько же или даже больше импульсов, сколько и во время бодрствования. При этом во время фазы быстрого сна (БДГ-фазы, от БДГ – «быстрые движения глаз») те же самые нейроны отправляют нерегулярные, нескоординированные импульсы и картина их активности такова, как будто вы бодрствуете. За исключением того, что они не оказывают большого влияния на окружающий мир, потому что мотонейроны в позвоночнике неактивны, глубоко подавлены, блокируя доступ мозга к мышцам вашего тела [258]. Сон, таким образом, наполнен спонтанными импульсами, порожденными не в ответ на входящие сигналы, но все же добавляющими шума и суеты активности.

Эта спонтанная активность наблюдается в ваших нервных клетках с первых дней вашего существования [259]. В развивающемся мозге зародыша и плода, повсюду, в сетчатке, в коре, в полосатом теле, в черной субстанции среднего мозга и в его стволе, нейроны спонтанно посылают импульсы, прежде чем появится что-либо, что могло бы их вызвать. Импульсы в сетчатке и зрительной коре появляются до того, как откроются глаза. Импульсы в сенсорной зоне коры, получающей сигналы от вибрисс, появляются до того, как усы начнут движение.