Человек 2.0. Перезагрузка. Реальные истории о невероятных возможностях науки и человеческого организма

И видеть. Сидя в своем безоконном балтиморском подвале, Хьюбел и Визель надеялись вслушаться в эту симфонию и ее отдельные партии так, как никто до них не вслушивался. Для этого они подвергли подопытную кошку общему наркозу и ввели длинные тонкие микроэлектроды непосредственно в серое вещество ее мозга. Эти электроды улавливали звук активизации индивидуальных кошачьих нейронов и затем передавали его вовне — на усилитель, из которого раздавался отчетливый щелчок всякий раз, когда нейрон испускал электрический импульс. Эти звуковые сигналы можно было представлять и визуально — в виде вспышек на экране или графиков. Такой метод позволил молодым ученым отслеживать частоту и продолжительность каждого импульса.

Территория, которую Хьюбел и Визель планировали исследовать, располагалась в самом верхнем слое нейронов, непосредственно под черепной коробкой и тонкой защитной пленкой: в областях, где, как уже было известно, в мозгу располагаются центры, ведающие первичной обработкой зрительной информации. Они находятся в задней части головы, в коре головного мозга — ткани толщиной 2–4 мм, богатой нейронами и играющей ключевую роль не только для нашей способности двигаться, ощущать и реагировать на окружающее, но и почти для каждого типа высокоуровневой обработки информации — процессов, которые отличают нас от наших эволюционных предков-рептилий.

Нейрофизиологи успешно выясняли крупномасштабную структуру коры на протяжении сотни лет — в частности, изучая повреждения-лезии у жертв инсульта и искусственно создавая такие повреждения в мозгу подопытных животных. (Если инсульт убивает клетки в определенной области коры и их гибель явно ассоциируется с потерей определенной функции, например речи, можно заключить, что погибшие клетки мозга играли какую-то роль в выполнении данной функции.)

Но подробности происходящего на микроуровне (то, как отдельные нейроны взаимодействуют друг с другом, и то, какова в реальности функциональная организация этой многомиллиардной армии рабочих клеток мозга) по большей части оставались тайной. Это была совершенно неизведанная страна, открытая для изысканий двух амбициозных молодых ученых.

В ту пору Хьюбелу и Визелю казалось, что дни слишком длинны. Изнурительная работа часто приносила им одни разочарования. Нередко они так уставали, что Визель начинал обращаться к Хьюбелу по-шведски (для них это служило сигналом, что пора бы закругляться). По меньшей мере один раз Хьюбел вернулся домой, когда его семья уже садилась завтракать. Но примерно через месяц после начала исследований эти усилия начали приносить свои плоды. Двое ученых зажимали голову подопытной кошки в прочном каркасе-держателе, который не повредило бы и землетрясение. Целая паутина проводов вела к электродам, измеряющим активность нейронов. Эта проводка, удерживаемая каркасом, позволяла записывать, как определенные нейроны зрительной коры животного реагируют, когда ученые с помощью специального устройства проецируют различные узоры и формы непосредственно на поверхность сетчатки анестезированного зверя.

Цель исследователей состояла в том, чтобы найти единичный стимул, который способен вызвать активизацию определенного нейрона зрительной коры. Хьюбел и Визель пробовали «показывать» кошкам темные пятна на светлом фоне и светлые пятна на темном фоне. Они всячески варьировали параметры фона и размеры пятен. В конце концов они принялись размахивать руками и плясать перед кошками, — и, чтобы немного развеять собственное мрачное настроение, стали демонстрировать им изображения сексуальных красоток из журнальной рекламы. Ничего не происходило. Нейрон, на который они нацелились, продолжал спать.

Так продолжалось несколько дней. И вот однажды, после очередной серии экспериментов, продолжавшейся четыре часа, исследователи решили опробовать новый стеклянный слайд с изображением черного пятнышка, — и их нейрон «застрочил как пулемет», позже вспоминал Хьюбел. Сам звук, соответствующий активизации нейрона, не имел никакого отношения к этому пятну. После того как вставили слайд, его край стал отбрасывать слабую, но четкую тень на кошачью сетчатку — тень темной прямой линии на заднем плане. Ученые осознали: нейрон, который они исследуют, заранее настроен на то, чтобы наиболее бурно реагировать именно на появление такой линии.