Куда летит время. Увлекательное исследование о природе времени

Примерно на середине пути находится важная область базальных ганглиев – конгломерат различных структур, включающий полосатое тело (стриатум) и компактную часть черного вещества; нервные импульсы входят в полосатое тело, которое на иллюстрациях в учебнике изображается в виде образования спиральной формы, отчасти напоминающего раковину телефонной трубки. На базальные ганглии возложены функции рационализаторского отдела головного мозга. Если при виде куска пирога моя стандартная реакция заключается в том, чтобы его немедленно съесть, мой мозг вскоре обнаруживает, что можно не петлять по пути «что», раз за разом повторяя стандартную схему действий: идентифицировать пирог как объект желания, решить, стоит ли его есть, а затем схватить и съесть кусок пирога, – а прямо перейти к делу. Распознавая конкретные контуры возбуждения среди нейронов коры головного мозга, базальные ганглии могут предоставить мне желаемое быстрее и заодно освободить архитектуру нейросети для восприятия новых раздражителей. Базальные ганглии отвечают за автоматизацию приобретаемых навыков и формирование привычек и зависимостей.

Мэтелл и Мек полагают, что базальные ганглии также служат основными компонентами внутреннего хронометра, с помощью которого мозг определяет длительность временных промежутков.

Все нейроны коры головного мозга чем-то похожи на антенны. «Каждый нейрон настроен на определенную волну, – сообщил Мэтелл. – Нервная клетка выступает детектором состояния окружающего мира, который улавливает некоторое изолированное состояние». Кора, в свою очередь, посылает тысячи нейронов в базальные ганглии, образованные сотнями тысяч шипиковых стриарных нейронов, каждый из которых отслеживает состояние от десяти до тридцати тысяч кортикальных нейронов, причем часто одни и те же клетки контролируются несколькими стриарными нейронами. Таким образом, каждый стриарный нейрон специализируется на идентификации определенных контуров возбуждения, возникающих в восходящем направлении. При активизации соответствующего контура стриарный нейрон приходит в возбуждение, побуждая нервные клетки близкорасположенной компактной части черного вещества к высвобождению дофамина, выдавая небольшую порцию нейрохимического вознаграждения, отмечающей данный контур как достойный запоминания, на который непременно следует обратить внимание в будущем. Сигнал поступает в таламус, где сосредоточены двигательные нейроны, а затем возвращается в кору. «Полосатые тела базальных ганглиев реагируют на поступающие вводные данные, – утверждает Мэтелл. – Базальные ганглии служат центрами формирования привычек, а у крыс они заодно задействованы в таймировании, так как определение длительности временных промежутков представляет собой выученную поведенческую реакцию, доведенную до автоматизма».

На данный момент установлены достоверные механизмы формирования навыков таймирования. По словам Мэтелла, главенствующая теория относит определение длительности временных интервалов на счет формирования четких контуров возбуждения группами кортикальных нейронов, возбужденных внешними раздражителями. Некоторые нейроны возбуждаются с частотой от пяти до восьми раз в секунду (5–8 Герц), генерируя колебания особого рода, которые называют тета-ритмами. У других нейронов частота возбуждения составляет от 8 до 12 Герц (альфа-ритмы), а у третьих – от 20 до 80 Герц (гамма-ритмы). Колебания, в свою очередь, регистрируются шипиковыми нейронами дорсального полосатого тела. Само собой, замечает Мэтелл, частота возбуждения нейронов лежит за пределами временной шкалы, с которой мы привыкли иметь дело в нашей повседневной жизни. «Деятельность мозга протекает в масштабах миллисекунд, но при этом мы можем определять длительность интервалов продолжительностью в несколько часов. Как долго вы здесь находитесь – полтора часа? Мы можем установить это, не сверяясь с часами. Тогда каким образом мозг осуществляет переход от операций в масштабах миллисекунд к операциям в масштабах минут и часов?»

Для разрешения парадокса Мэтелл и Мек обратились к теории другого нейробиолога, Криса Миалла из Бирмингемского университета. Пока Мэтелл продолжал объяснения, мы переместились в его кабинет. Сквозь просторные окна струились яркие лучи последних дней весны, а за крышами зданий кампуса открывались панорамные виды. На одной из стен располагалась высокая книжная полка; среди корешков мелькали громкие заглавия, такие как «Психофармакология» и «Нерешительный разум», а на соседнем подоконнике я заметил нераспакованную новомодную игрушку под названием «Невероятный растущий мозг», в которую требовалось добавить воды. На другой стене висела лекционная доска; Мэтелл взял маркер и начал выводить какие-то значки.