Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды - [75]
Спонтанная активность как элемент предвидения может решить проблему ограничения скорости в любой области мозга. Вам не нужно каждый раз ждать исполнения всего цикла принятия решения с нуля, так как спонтанные импульсы уже подсказывают вероятное решение. Вам не нужно заново собирать сенсорную информацию, так как импульсы уже сохранили то, что почти неминуемо окажется полезным. Вам не нужно создавать каждое движение с нуля, так как спонтанные импульсы упреждают вероятное следующее движение. Ваши спонтанные импульсы позволяют вам реагировать быстрее, лучше, умнее – не сидеть в ожидании окончания расчетов, следовательно, не быть съеденным.
Господство спонтанных импульсов
У нас есть умные теории о том, как зрительные части коры могут использовать спонтанные импульсы, чтобы делать прогнозы о видимом мире. И я высказал некоторые соображения о том, как устроено прогнозирование за пределами сенсорных областей. Эти теории и идеи могут оказаться верными, но необязательно. Если спонтанные импульсы нейронов коры головного мозга действительно делают предсказания, то, независимо от того, как это устроено, у них должна быть характерная особенность: эта спонтанная активность должна в любой момент выглядеть как вызванная чем-то во внешнем мире [302]. Потому что если вызванная внешними событиями активность будет всегда уникальна и не похожа на спонтанную, то спонтанная активность не сможет прогнозировать и предсказывать.
Проще всего проверить эту идею на зоне V1 визуальной коры. Мы неплохо разобрались в том, как нейроны реагируют на видимый мир – об этом была бóльшая часть третьей главы, – поэтому знаем, как должна выглядеть спонтанная активность в V1. И у нас есть множество доказательств того, что спонтанные импульсы в V1 взрослого человека или животного выглядят точно так же, как импульсы, вызванные сигналами от сетчатки [303]. Гринвальд и его коллеги представили большую часть этих доказательств в трех важных работах [304]. В 1996 году они показали, что мы можем предсказать активность в V1, вызванную показанным изображением, используя спонтанную активность непосредственно перед предъявлением картинки. Более того, что вызванная картинкой и спонтанная активность сходны до той же степени, как и спонтанная активность непосредственно перед предъявлением картинки похожа на спонтанную активность за некоторое время до предъявления картинки: в активности, вызванной непосредственно визуальной информацией, нет ничего особенного или уникального. В 1999 году они выяснили, что одиночный нейрон в V1 заставляет отправлять импульс тот же рисунок активности, который проявляется в окружающих нейронах, независимо от того, была ли активность спонтанной или вызвана сенсорным входящим сигналом. Мы в полной мере наблюдаем действие легиона в обоих случаях. А в 2003 году ученые обнаружили, что группы нейронов, которые заняты распознаванием контуров в пространстве, расположенных под одинаковым углом, проявляют совместную спонтанную активность, очень похожую на ту, которую демонстрируют, когда им предъявлен участок внешнего видимого мира, на который нужно смотреть. Но и это еще не все. Физер с коллегами продемонстрировали в своей работе, что корреляция между импульсами в V1 одинакова независимо от того, являются ли они спонтанной активностью глаз в темноте или вызваны просмотром фильма [305].
Мы видели эту схожесть между спонтанной и целевой активностью и в других областях коры головного мозга. В первичных сенсорных участках коры головного мозга крысы, реагирующих на звук или прикосновение, последовательность, в которой срабатывают группы нейронов, одинакова независимо от того, слушает ли крыса звуки, спит или находится под наркозом [306]. В моей лаборатории мы выяснили, что в префронтальной коре крыс, бегавших по лабиринту, во сне вновь часто появлялись импульсы того же легиона нейронов, который был активен, когда они исследовали лабиринт [307]. На самом деле так часто, что почти каждая миллисекунда бега по лабиринту сопровождалась тем же рисунком импульсной активности, как и тот, который повторялся при спонтанной активности во сне. Поистине, нет ничего уникального в импульсах, вызванных событиями во внешнем мире.
Мы даже видели, как спонтанная активность зрительной коры меняется в процессе развития мозга, когда он воспринимает и усваивает статистику видимого мира. В красивом эксперименте Йожеф Физер и его сотрудники под руководством Пьетро Беркеса проследили развитие зоны V1 у хорьков, записывая характерные рисунки активности нейронов первичной зрительной коры, когда животным показывали видео с некими естественными событиями, происходящими в мире, и когда они находились в полной темноте [308]. Детеныши хорьков демонстрировали абсолютно разные рисунки активности при просмотре кино и в темноте. Но в процессе взросления происходила конвергенция, то есть их сходство нарастало, так что у взрослых животных одни и те же нейроны проявляли активность в одно и то же время, смотрел ли хорек фильм или сидел в кромешной темноте. (Фильмом «о событиях в мире» был трейлер к «Матрице». Под «естественными событиями» исследователи явно не подразумевают деревья, цветы и пчел. На самом деле трудно представить более неестественную сцену в реальном мире. Конечно же, они имели в виду, что эта серия изображений содержит характерную статистику элементов визуального мира: множество границ, кривых и углов, находящихся в некоторых отношениях друг к другу и движущихся в различных направлениях. Некоторые из этих границ и кривых были Киану Ривзом в плаще.)
