Философия запаха. О чем нос рассказывает мозгу

Во-вторых, повторяющийся опыт обеспечивает избирательность и категоризацию. Стопфер комментирует: «Что важно, а что – помехи? Может быть, важным считается то, что присутствует постоянно, а не быстротечно. Допустим, вы находитесь рядом с источником запаха, или есть что-то, на что ваши рецепторы настроены наилучшим образом, и встречи с этим запахом будут повторяться. В результате процесс будет усиливаться, так что вся система станет еще специфичнее. Мы подозреваем, что при первой встрече с запахом происходит большой всплеск активности – не особенно специфичной, но, возможно, приводящей к некоему ориентирующему ответу, которой сообщает, что здесь есть нечто новое. Если запах еще какое-то время присутствует, система на него настраивается. В терминах динамических систем можно сказать, что антенная доля формирует аттрактор в отношении этого стимула, [помечая пространство], и затем система способна распознавать этот запах точнее».

В-третьих, повторяющийся опыт способствует уточнению сенсорного кода. Стопфер продолжает: «Вы идете от очень общего ответа к гораздо более специфическому. В самом начале происходит крупный всплеск, который сообщает, что в окружающей среде появилось нечто новое. И сразу после этого вы начинаете классифицировать: например, это скорее цветочный запах, нежели пряный. Если запах продолжает действовать, по мере повторения процесса система становится все специфичнее, нисходящий сигнал становится специфичнее, и вы можете точно определить, что это такое. По такой схеме поначалу вы делаете общий вывод: это что-то [фруктовое], а затем по ней же вы скажете: а, ну конечно, это вишня, а не клубника. Это происходит только в том случае, если запах присутствует достаточно долго, чтобы представлять для организма какой-то интерес».

Важно, что данные механизмы структурируют и определяют приоритет восходящих сигналов. «Это пример пластичности с функцией упреждения, – считает Стопфер. – Он не зависит от механизма внимания, подающего сигналы сверху из разных участков мозга», хотя, безусловно, нисходящие сигналы направляют, ускоряют и усиливают процесс уточнения наблюдений. Таким образом активность мозга по измерению ответа нейронов формируется несколькими динамическими механизмами, включая направляющие (упреждающая и обратная связь) и пороговые (под влиянием опыта нейронов для специфических сигналов).

Эти механизмы, регулирующие поведение популяций нейронов, объясняют, как обонятельная система далее дифференцирует запахи либо неоднозначные, либо недостаточно определенные на уровне комбинаторного кодирования и распределения сигнала. Их повторяющаяся оценка облегчает процесс отбора и обучения, позволяющие уточнить наблюдения. «Но это не объясняет, как запахам присваивается смысл, – заключает Стопфер. – По моему мнению, это самый важный вопрос, остающийся без ответа, поскольку получается, что связь между проекционными нейронами и клетками Кеньона в значительной степени устанавливается случайным образом».

Распределение сигнала кажется случайным. Но его измерение далеко не произвольно. «В обонянии информация содержится во временном соотношении активации разных нейронов», – подытоживает Стопфер.

Общие принципы, индивидуализированное исполнение

Представление сигналов на уровне нейронов в системе обоняния индивидуализированное. Не существует стереотипной топографической карты запаха, какого-то обобщающего порядка, который связывал бы пространство физического стимула с пространством воспринимаемого образа в мозге. Но это не означает, что в системе обоняния нет правил. Объективный элемент – вычислительный процесс кодирования фрагментов сигналов с их превращением в корректируемые перцептивные суждения: текущий ответ определяется физиологическим состоянием наблюдателя и изменяющимся соотношением сигналов в окружающем пространстве.

Обоняние – это динамическая кодирующая и вычислительная система. На уровне нейронов она функционирует за счет индивидуализированного, а не фиксированного отображения. МакГанн соглашается: «Код нейронов развивается во времени, а мозг знает свой собственный код. В том смысле, что не обязательно искать единый код, который справедлив для всех мышей или всех людей, поскольку каждый из них в принципе может иметь собственное представление, которое уникально для каждого существа в зависимости от предыдущего опыта и того, что происходило в ходе развития». Таким образом, не только эволюция, но также развитие и опыт организма обеспечивают основания для калибровки мозга как инструмента для измерения мира. Эта измеряющая активность мозга самоорганизующаяся и избирательная.