Машина мышления. Заставь себя думать

Каждый нейрон живёт в группах нейронов. Они могут быть организованы по-разному — в виде кортикальных колонок в коре головного мозга (рис. 23), о чём мы с вами ещё поговорим, или, например, специфическими ядрами в подкорковых областях.

Рис. 23. Слева представлена схема организации одной микроколонки, а справа — организация этих мини-колонок в более крупные образования — макроколонки, гиперколонки.

Есть своя специфическая, очень плотная организация и у нейронов мозжечка (где их, кстати, даже больше, чем во всём остальном мозге), и у протяжённых клеток ретикулярной формации, и у других изначально функционально связанных групп нейронов.

Каждая такая группа отвечает за какой-то свой функционал — от самого примитивного до, в случае, например, гиперколонки, уже достаточно сложного. Это определяется и генетически, и, что особенно актуально для коры головного мозга, за счёт тренировки и жизненного опыта.

Однако такая «локальная интеграция» клеток — это только один из уровней организации общей, весьма сложной иерархической структуры мозга.

Объединившись в кортикальную колонку (или группу кортикальных колонок) в зрительной коре, такое образование будет иметь свою конкретную миссию: опознавать или, точнее сказать, генерить внутреннее изображение какой-то геометрической формы.

Зрительные колонки, находящиеся в другой области мозга, будут опознавать/производить и что-то другое — звуковой образ, например, или тактильное ощущение, запах и т. д.

Но и тут не всё так просто… Эту сложность легче всего представить на примере именно зрительного анализатора. Какую фигуру вы видите на рис. 24 слева, а какую — справа?

Рис. 24. Правильный шестнадцатиугольник.

И слева, и справа — правильный шестнадцатиугольник. Но подумайте о том, какая сейчас конкуренция происходит в вашей зрительной коре!

Одни группы кортикальных колонок отчаянно уверяют вас в том, что вы видите «круг», а другие яростно сигналят о куче «углов».

Что ж, теперь вам, наверное, стоит оглянуться вокруг: весь этот мир создан вашим мозгом из таких вот элементарных кортикальных откликов — палочка, косая палочка, кривая палочка…

ПАЛКА, ПАЛКА, ОГУРЕЧИК — ВОТ И ВЫШЕЛ ЧЕЛОВЕЧЕК

За открытие того, что наш с вами визуальный мир состоит именно из таких палочек разных форм и прочих загогулин, Дэвид Хьюбел и Торстен Визель получили в 1981 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине27.

Вот схема эксперимента, в котором они мучили кошку, а именно — её зрительную кору (рис. 25).

Рис. 25. Схема классического эксперимента

Д. Хьюбела и Т. Визеля (справа на вертикальной диаграмме изображены предъявляемые животному стимулы, слева — интенсивность реакции нейронов зрительной коры, в которые был установлен воспринимающий нейронные разряды электрод).

Исследователи установили в зрительную кору кошки электроды, которые должны были фиксировать активность соответствующих нейронов. Закрепили голову кошки перед экраном и начали демонстрировать ей стимульный материал.

Экспериментальному животному сначала показывали самые разные статичные объекты, потом объекты в движении, но клетки, в которых были установлены электроды, молчали как мёртвые.

Исследователи были в отчаянии. И буквально случай — неаккуратное смещение экспонируемого объекта в угол поля зрения — дал вдруг резкий разряд: до того молчавший, проинтрубированный электродом нейрон сработал!

Хьюбел с Визелем предположили, что зафиксировали реакцию не на объект, а на то, как он выглядел в этот момент для животного, а именно — как наклонённая линия.

То есть попавшийся (во время установки) их электроду нейрон, как оказалось, реагировал строго на вид линии определённого наклона.

Последующие исследования доказали, что не он один, а все нейроны зрительной коры (точнее, небольшие кортикальные колонки) отвечают за подобные — совершенно незначительные, примитивные, казалось бы, по отдельности — элементы.