Машина мышления. Заставь себя думать

Когда я смотрю на пейзаж за моим окном (зрительная область коры), я вижу его элементы — море, деревья, беседку. То есть этот процесс поддерживают и центры речи, которые знают соответствующие слова, и они для него — не пустой звук, они сами по себе производят множество ассоциаций.

А ещё я вспоминаю, каким было прошлое лето, как я ходил пару раз к морю, соседей по дороге к нему и летнюю таверну на берегу.

То есть одновременно включаются и сложные пространственные образы, и области, отвечающие за социальные отношения, и, простите, вкус средиземноморской трески в кляре…

Этот список можно продолжать и продолжать. А по итогу окажется, что в этом, казалось бы, таком простом акте — смотрения в окно — задействован чуть ли не весь мозг.

Интенсивность его вовлечённости, может быть, и не абсолютна, но, как бы там ни было, число потревоженных данным пейзажем нейронных структур и в самом деле колоссально.

Нейронам, кортикальным колонкам, множеству их групп и подкорковым образованиям приходится связываться друг с другом в сложнейшие ансамбли, создавать новые и новые функциональные системы.

Возможно, вы знаете, что самым длинным нейроном в организме человека считается клетка, расположенная в стволе мозга и тянущая свой аксон аж до большого пальца ноги. Длина этого аксона у взрослого человека в среднем порядка 90 сантиметров.

Но и в головном мозге, как вы, наверное, догадываетесь, они наматывают те ещё круги!

То есть когда мы говорим, что нейронные связи прорастают в различные области коры и подкорки, мы буквально говорим о том, что нейроны протягивают свои отростки на целые сантиметры в длину, может быть, даже на десятки сантиметров.

И то, что это не самая простая задача, я думаю, понятно.

В процессе развития мозга в нём одновременно строятся миллионы и миллионы дорог. В результате получается такая сеть, как если бы мы собрали все дороги мира, включая железнодорожные, судоходные и воздушные пути, в каком-то очень ограниченном пространстве и наложили бы их друг на друга (рис. 27).

Рис. 27. Кар та анатомической связности различных отделов мозга (слева), карта функциональной связности (справа)31.

Поэтому главный принцип организации мозга, как мы теперь знаем, — сетевой. Причём строятся в нашем мозге как множественные системные связи, так и региональные сетевые структуры.

Ключевыми для нашего мозга являются базовые нейронные сети, о которых мы с вами уже говорили, — центральная исполнительная сеть, сеть выявления значимости, дефолт-система мозга.

Эти сети отвечают за определённые режимы работы мозга, когда мы, по сути, находимся в разных состояниях, зависящих от актуального момента: мы потребляем информацию или решаем какие-то задачи, нам надо сориентироваться по ситуации или же мы «блуждаем».

Но этим дело, конечно, не ограничивается: сетей в нашем мозге невероятное количество.

Сейчас этой областью исследований занимается целое научное направление, которое получило название «сетевая нейробиология» (ещё её называют «вычислительной», «теоретической», «математической» неврологией).

Здесь активно используются математика и моделирование, с помощью которых исследователи описывают принципы, которые определяют развитие мозга, его физиологию и познавательные процессы.

Подобное математическое моделирование используется как в отношении отдельных нейронов, так и для понимания механизмов памяти, нейропластичности, визуального внимания, речевой функции, обучения, сознания, базовых нейронных сетей и т. д.

В результате одни учёные представляют на суд других учёных головокружительные расчётные структуры связности мозга, а также множество загадочных графиков и умопомрачительных формул.

Честно признаюсь: это математическое чудо точно выше моих интеллектуальных способностей.

«ВЕЛИКОЛЕПНАЯ ВОСЬМЁРКА»

Наиболее интересные исследования в направлении сетевой нейронауки, на мой взгляд, осуществляются творческими коллективами под руководством Мартейна ван ден Хевеля (Утрехтский университет в Нидерландах) и Олафа Спорнса (Университет Индианы в США). Эти научные коллективы опубликовали совместную работу, в которой показали стройность системы внутримозговых связей.