Models of the Mind

К своему удивлению, Эрлангер и Блэр обнаружили, что одинаковые импульсы не вызывают одинаковых ответов: нейрон может реагировать на один импульс тока, но не на следующий. При этом сохранялась зависимость между силой импульса и реакцией: например, при использовании слабых токов нейрон реагировал, скажем, в 10 процентах случаев, средних - в половине случаев и так далее. Но за пределами этих вероятностей реакция нейрона на тот или иной импульс казалась делом чистой случайности. Как писала пара в своей статье, опубликованной в 1933 году в American Journal of Physiology: "Мы были поражены калейдоскопическим видом [ответов], полученных от больших нервов при абсолютно постоянных условиях".

Эта работа стала одним из первых исследований, систематически изучавших загадочные неровности нервной системы, но она была далеко не последней. Например, в 1964 году пара американских ученых раз за разом выполняла одно и то же движение щеткой по коже обезьяны. Они сообщили, что активность нейронов, реагирующих на это движение, выглядит как "серия нерегулярно повторяющихся импульсов, так что в целом при визуальном осмотре нельзя обнаружить никакой упорядоченной картины".

В 1983 году группа исследователей из Кембриджа и Нью-Йорка отметила, что: "Известно, что изменчивость реакции нейронов коры головного мозга весьма значительна". Их исследование зрительной системы у кошек и обезьян показало, чтонейронный ответ на повторение одного и того же изображения дает разные результаты. Реакция все еще имеланекоторую связь со стимулом - клетки все еще меняли среднее число срабатываний на разные изображения. Но какой именно нейрон и когда сработает в каждом конкретном случае, казалось, было так же непредсказуемо, как погода на следующей неделе. Последовательное предъявление одинаковых стимулов не дает одинаковых реакций", - заключили авторы.

В 1998 году два видных нейробиолога даже сравнили работу мозга со случайностью радиоактивного распада, написав, что нейроны имеют "больше общего с тиканьем счетчика Гейгера, чем с часами".

Десятилетия исследований и тысячи статей привели к тому, что нервная система оказалась в полном беспорядке. Сигналы, поступающие в мозг, воздействуют на нейроны, которые и без того включаются и выключаются по собственной прихоти. Поступающие на эти нейроны сигналы могут влиять на их активность, но не контролировать ее в точности - всегда будет присутствовать элемент неожиданности. Эту предположительно бесполезную болтовню, отвлекающую от основного сообщения, которое пытается передать нейрон, неврологи называют "шумом".

Как знаменито сказал Эйнштейн в отношении новой науки - квантовой механики: "Бог не играет в кости". Так почему же мозг должен играть? Может ли быть какая-то веская причина, по которой эволюция породила шумные нейроны? Некоторые философы утверждают, что шум в мозге может быть источником нашей свободы воли - это способ преодолеть представление о разуме как о подчиненном тем же детерминированным законам, что и любая машина. Однако другие с этим не согласны. Как писал британский философ Гален Стросон: "Возможно, некоторыеизменения в человеке можно отследить... под влиянием индетерминистских или случайных факторов. Но абсурдно полагать, что индетерминистские или случайные факторы, за которые человек [по определению] никак не отвечает, сами по себе могут способствовать тому, что человек будет действительно морально ответственным за то, каким он является". Другими словами, следование решениям, основанным на подбрасывании монеты, тоже не совсем "свободно".

Ученые выдвигали и другие цели для этой непредсказуемости. Например, случайность может помочь узнать что-то новое. Если кто-то каждый день ходит на работу по одной и той же дороге, то случайный поворот налево может привести его в незнакомый парк, новое кафе или даже ускорить путь. Нейронам тоже полезно немного исследовать, и шум позволяет им это сделать.

Помимо вопроса о том, почему нейроны шумят, нейробиологов волнует вопрос о том, как они становятся такими. Возможные источники шума существуют за пределами мозга. Например, фоторецепторы в глазах должны получить определенное количество фотонов, чтобы отреагировать на них. Но даже постоянный источник света не может гарантировать, что в глаз будет поступать постоянный поток фотонов. Таким образом, входной сигнал для нервной системы может быть ненадежным.