Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды - [76]

Но откуда мы знаем, что эта конвергенция происходит в результате изучения развивающимся мозгом закономерностей видимого мира, как я утверждал выше? Потому что это совпадение было характерно для просмотра видео с «естественными» событиями. При просмотре неестественных изображений, состоящих только из множества прямых параллельных линий, вызванные ими узоры активности в коре головного мозга заметно отличались от спонтанных узоров мозговой активности, возникающих в темноте. В совокупности этот эксперимент предполагает, что с возрастом в зрительной коре происходит развитие навыка прогнозирования. Что предсказания, сделанные спонтанной активностью, содержат серьезные ошибки у младенцев, которые только что открыли глаза, потому что статистика видимого мира им еще не известна. Навык прогнозирования улучшается по мере того, как животное познает мир с течением времени, ошибок становится меньше, и поэтому разница между спонтанной активностью и той, которая вызвана реальными зрительными сигналами, также уменьшается. Вследствие чего к тому времени, когда зрительная кора достигает зрелости, разница между спонтанной и естественной активностью очень мала, поскольку большую часть естественного мира мозг может предсказать. Однако ошибки в предсказании неестественных образов не исчезают, поскольку они не являются для хорька частью его жизненного опыта.

Бесконечный круговорот

Я предлагаю здесь простую, но довольно радикальную модель того, как работает мозг. Импульсы, приходящие из внешнего мира, лишь корректируют спонтанную активность, и эти корректировки являются сообщениями, которые они несут. Это примерно как лепить из пластилина снеговика, затем печенье, затем дерево – материал один и тот же, но разные значения, которые формируют из него ваши пальцы. Корректировки – это ошибки в предсказаниях: того, что воспринималось органами чувств; того, что было сделано телом; того, каковы оказались последствия сделанного.

Вот почему в зрелом мозге количество импульсов, посылаемых каждым нейроном, практически не меняется при активности спонтанной и при активности, вызванной внешними сигналами [309], так же как и рисунок активности в зрительной зоне V1 и префронтальной коре, как я только что описывал. Большинство импульсов рождаются в результате постоянной внутренней спонтанной активности и просто приобретают новые формы в результате получения входящих данных из внешнего мира. Это означает, что информация не закодирована в количестве импульсов, или их временных характеристиках, или в рисунках групповой активности, вызванных сигналами из внешнего мира; она кодируется изменениями в постоянно посылаемых спонтанных импульсах, продолжающейся спонтанной активности.

Если они настолько важны, как и откуда они взялись? Я бы предположил, что спонтанные импульсы – неизбежное следствие эволюции большого комка из связанных друг с другом нейронов в сложный, хорошо структурированный мозг. Нейроны по сути одинаковы у всех живых существ, имеющих нервную систему: у людей и леопардов, змей и лягушек, муравьев и червей, рыбок данио и кальмаров. Это одна из причин, по которой я смог написать эту книгу и описать, как работает ваш мозг, несмотря на то что мы не имеем права засовывать электроды в мозг живого человека и записывать импульсы. А это значит, что нейроны должны быть эволюционно древними клетками, происходить от общего предка всех живых существ с нервной системой. Мы предполагаем, что они появились где-то между 635 и 540 миллионами лет назад [310]. Либо они эволюционировали, чтобы координировать быстрые реакции на события, происходящие во внешнем мире, чтобы, например, не быть съеденными [311], или, когда эволюция перешла от одноклеточных организмов к многоклеточной жизни [312], они эволюционировали, чтобы решить проблему координации между этими новомодными клетками и убеждаться, что клетки движущие и клетки питающие делают правильные вещи в нужное время и в правильном порядке.

Нейроны явно доказали свою ценность для выживания организмов. В конце концов, они есть везде. Так что эволюция стала добавлять еще. А как только мы объединяем несколько нейронов в сеть, мы получаем несколько петель обратной связи; мы получаем возможность генерации спонтанных импульсов самой нейронной сетью. Это в особенности заметно, когда количество нейронов настолько велико, что функции каждого нейрона и его связи уже не могут в индивидуальном порядке определяться генетической программой. Гены могут определять типы нейронов, где они появляются в нервной системе и к каким типам нейронов подключаться. Но детали конкретной схемы разводки оставлены на волю случая. Тогда неизбежно формирование сетей обратной связи между нейронами. При этом спонтанные импульсы появились просто как побочный продукт создания сети.

Я предполагаю, что эволюция задействовала их для полезной работы, чтобы решить проблему ограничения скорости. Сама проблема возникла из-за добавления дополнительных нейронов. Поскольку, как только между теми нейронами, которые принимают информацию непосредственно с сенсорных входов, и теми, которые непосредственно вызывают движение, появляется все больше промежуточных нейронов, возникает гораздо больше вариантов обработки информации, больше задержек, которые необходимо преодолеть, больше возможных способов превращения входящих данных в действия. Эволюция, вероятно, могла бы тогда использовать спонтанные импульсы для первичной реакции или предвидения потребностей. Отсюда и сложность процесса бесконечной генерации предсказаний в человеческом мозге.