Эволюция разума. Как расширение возможностей нашего разума позволит решить многие мировые проблемы

Теория Хебба строится на предположении, что основной обучающейся единицей новой коры является нейрон. Теория распознавания образов, которую предлагаю вам я в данной книге, строится на другой основополагающей единице — не на отдельном нейроне, а скорее на совокупности нейронов, число которых в этой совокупности, по моим оценкам, близко к сотне. Связи и синаптические взаимодействия внутри каждой такой единицы достаточно прочные и определены генетически: организация каждого распознающего модуля генетически предопределена. Обучение происходит в процессе образования связей между этими единицами, а не внутри них и, возможно, связано с усилением синаптической передачи в этих связях.

Недавно новые подтверждения того, что основной единицей обучения является модуль из нескольких десятков нейронов, были получены швейцарским нейрофизиологом Генри Маркрамом (род. в 1962 г.), чей амбициозный проект «Голубой мозг» (Blue Brain) я представлю в седьмой главе. В статье 2011 г. он описывал свои эксперименты по сканированию и анализу нейронов новой коры млекопитающих для «поиска доказательств существования ансамблей Хебба на самом примитивном уровне организации коры». Однако вместо них он обнаружил «трудноуловимые ансамбли [клеток], связь и синаптический вес которых вполне предсказуемы и ограничены». На основании этих результатов Маркрам пришел к заключению, что «опыт не может просто моделировать синаптические связи этих ансамблей» и что «они служат врожденными строительными блоками знаний для восприятия типа кубиков лего, а формирование памяти включает в себя соединение этих кубиков в сложные конструкции». Он продолжает: «О существовании функциональных ансамблей нейронов было известно уже несколько десятилетий, однако не существовало прямого доказательства наличия кластеров синаптически связанных нейронов… Поскольку все эти ансамбли похожи между собой по топологии и синаптическому весу и не сформированы под действием какого-либо специфического опыта, можно считать, что это врожденные ансамбли… а опыт играет лишь минорную роль в формировании синаптических связей и их весов… Наши исследования подтвердили существование врожденных ансамблей типа кубиков лего, состоящих из нескольких десятков нейронов… Благодаря связям между ансамблями в слое новой коры могут возникать более сложные структуры, затем ансамбли еще более высокого порядка в кортикальной колонке, еще более сложные ансамбли отделов мозга, и, наконец, самый сложный ансамбль соответствует всему головному мозгу в целом… Накопление воспоминаний сильно напоминает строительство из кубиков лего. Каждый ансамбль эквивалентен блоку лего, содержащему некоторое количество элементарных врожденных знаний о том, как воспринимать внешний мир и реагировать на него… При соединении разных блоков образуется уникальная комбинация этих врожденных воспринимаемых образов, составляющих специфические знания и опыт индивидуума»[46].

Предлагаемая Маркрамом модель «кубиков лего» полностью совместима с описанной мной теорией распознающих модулей. В электронном письме Маркрам назвал эти «кубики лего» «общим и врожденным знанием»[47]. Я считаю, что задача модулей заключается в распознавании и запоминании образов, а также их предсказании на основании частичных образов. Заметим, что предположение Маркрама о том, что в состав каждого модуля входит «несколько дюжин нейронов», основано лишь на анализе пятого слоя новой коры. Действительно, пятый слой очень богат нейронами, но если учитывать содержание нейронов в шести уровнях, мы получим значение около 100 нейронов на модуль, что соответствует моим оценкам.

Последовательное возбуждение и модульное строение новой коры были известны уже на протяжении многих лет, но в данном исследовании впервые говорится о стабильности этих модулей при динамических процессах, происходящих в мозге.

Результаты другого нового исследования, проведенного в Массачусетском госпитале при финансовой поддержке Национального института здоровья, опубликованные в мартовском номере журнала Science за 2012 г., также демонстрируют регулярную структуру связей в новой коре[48]. В статье описано возбуждение новой коры в соответствии с некоей координатной сеткой, как на карте упорядоченных городских улиц: «В общем, структура головного мозга напоминает Манхэттен с двумерным планом улиц и лифтом, движущимся по третьей, вертикальной оси», — пишет руководитель данного исследования нейрофизиолог из Гарварда Ван Дж. Виден.