Хлопок одной ладонью. Как неживая природа породила человеческий разум

Я уже упоминал, что кора – это плоскость толщиной в два миллиметра, состоящая из «колонок» нейронов, работающих как единое целое. Чтобы понять, как в коре взаимодействуют между собой репрезентации реальности (то есть как именно клавиши оргáна «нажимают друг друга»), нужно знать, как взаимодействуют между собой эти колонки. Нейроны в них организованы в несколько слоев, которых у человека обычно шесть (первый – ближайший к поверхности мозга, шестой – ближайший к белому веществу). Каждый из слоев имеет определенные входящие и исходящие соединения: например, в четвертый слой зрительной коры приходят сообщения из таламуса, в первый – из других отделов коры, а из пятого слоя сообщения, наоборот, уходят в другие части мозга.

Корковая колонка – это как бы метанейрон. Как и отдельно взятый нейрон, колонка получает сигналы со всех сторон, но сама бывает либо активной, либо неактивной (все составляющие ее нейроны активны одновременно³⁰). Как и нейрон, колонка превращает паттерн входящих сигналов в единый исходящий ответ. У отдельных нейронов этот ответ – потенциал действия, приводящий к выбросу нейромедиатора. Сигналы корковых колонок тоже состоят из потенциалов действия, но, поскольку колонка состоит из примерно сотни нейронов, одновременных «действий» может быть несколько. Колонки взаимодействуют с другими колонками сразу по нескольким каналам с разными последствиями. Часть из адресатов, которым они транслируют свою активность, расположены неподалеку, а часть – в соседних областях или даже других отделах коры. Рассмотрим сначала первый, локальный тип взаимодействия колонок с колонками.

Расположенные поблизости колонки со сходными свойствами поддерживают друг друга возбуждающими взаимодействиями^{31, 32}. Любая репрезентация состоит не из одной колонки, а из множества колонок, которые имеют свойство активировать друг друга. Если активна всего часть из составляющих ее элементов, оставшаяся комбинация колонок самопроизвольно «заполняется»³³. В условиях неполноценной информации кора имеет свойство достраивать то, чего не видит^{34, 35}.

Но если бы колонки друг друга только усиливали, то жизнь, наверное, вызывала бы у нас галлюцинации, переходящие в эпилепсию. Кора нормально работает потому, что колонки одновременно с активацией одних соседей подавляют других. В результате в каждом отделе мозга при поступлении туда входящих сигналов между колонками разворачивается своеобразная игра «Царь горы»: разные команды активированных колонок борются друг с другом за то, чтобы суметь задавить всех остальных и остаться активными.

Подавление окружающих колонок достигается наличием в каждой колонке тормозных нейронов, имеющих эффект, противоположный нейронам возбуждающим (которых большинство). Тормозные нейроны тянутся ко всем окружающим колонкам, как гифы злобного гриба, и при возбуждении своей собственной колонки подавляют соседей. Так что две соседние точки коры могут быть связаны друг с другом как возбуждающими, так и подавляющими взаимодействиями. Суммарный эффект колонки на своего соседа определяется балансом между этими связями³⁶.

Изначально колонки не знают, с кем они дружат, а с кем нет. У новорожденных соединения в коре формируются с большой долей случайности, и колонки на первых порах просто стреляют наобум, когда их кто-то наобум активирует. Но благодаря синаптической пластичности со временем цементируются успешные комбинации нейронов, то есть такие сочетания колонок, которые эффективно подавляют конкурентов в условиях поступающей сенсорной информации³⁷. В участке коры, отвечающем за объемные формы, появляются стабильные ансамбли колонок, обозначающие «куб», и стабильные ансамбли, обозначающие «шар». В участке, отвечающем за поэтов, появляются ансамбли «Пушкин» и «Лермонтов». Эти ансамбли конкурируют между собой, и в разных ситуациях побеждают те или другие. «Шар» конкурирует с «кубом» за право объяснить форму кубика, на который смотрит ребенок, и побеждает «куб». В описанной выше оптической иллюзии «ваза» конкурирует с «лицом», и поэтому мы видим только одно из двух, но не оба изображения одновременно. В участке, отвечающем за поэтов, «Пушкин» конкурирует – шутка, Пушкин ни с кем, разумеется, не конкурирует.

Корковая репрезентация подобна голограмме: за счет взаимно усиливающих связей ее составные части – корковые колонки – сохраняют информацию обо всей своей совокупности. За счет же взаимно подавляющих связей целые голографические конструкции, несущие в себе отпечатки окружающего мира, постоянно борются друг с другом за первенство. Кора – это поле, на котором соревнуются голограммы, кодирующие реальность.