Models of the Mind

В этой системе подготовительная активность представляет собой "начальное состояние" этой динамической системы. Начальные состояния определяют местоположение в пространстве активности, с которого начинается популяция, но именно связи между нейронами определяют, куда она движется. Таким образом, начальные состояния немного напоминают входы на различные водные горки на вершине платформы: местоположение входа может иметь мало общего с ходом горки или тем, где она заканчивается. Поэтому нет причин, по которым подготовительная активность должна быть похожа на активность во время движения. Важно лишь, чтобы моторная кора достигла нужного начального состояния, а остальное сделают связи между ее собственными нейронами.

Такой взгляд на "динамические системы" может объяснить, почему попытки понять работу моторной коры были настолько запутанными. Если рассматривать эти нейроны как часть большого механизма, где одни части направляют движения мышц в данный момент, а другие планируют следующий шаг, то разнообразие и изменчивость их реакций становятся более ожидаемыми. Этот новый подход, как ни парадоксально, возвращает область к ее истокам. Модель, в которой простой вход может привести к сложному выходу, хорошо согласуется с выводами Феррье о том, что стимуляция приводит к расширенным натуралистичным движениям.И в начале 2000-х годов Феррьер действительно получил подтверждение, когда профессор Принстона Майкл Грациано показал - с помощью современных методов стимуляции - что полусекундная стимуляция моторной коры вызывает сложные и скоординированные естественные движения, такие как поднесение руки ко рту или изменение выражения лица

* * *

Ученые нередко признаются в том, чего они не знают. В конце концов, наука существует только в пробелах между знаниями, поэтому выявление и признание этих пробелов - важная часть процесса. Но исследователи двигательной системы кажутся особенно экстремальными в своих декларациях о невежестве. Они заполняют абзацы разговорами о "значительных дебатах" в своей области и о том, что "существует удивительно мало согласия относительно даже основных свойств реакции моторной коры". Они также быстро признают, что "глубокое понимание функции моторной коры все еще ускользает от нас" и что "остается открытым вопрос о том, как нейронные ответы в моторной коре связаны с движением". А в минуты отчаяния они даже спрашивают: "Почему на этот, казалось бы, простой вопрос так трудно ответить?

Несмотря на то, что эти слова выдержаны в сухом отстраненном академическом стиле, они свидетельствуют о честном признании прискорбной истины: несмотря на то, что моторная кора является одной из самых ранних областей коры головного мозга и одной из первых, где была зарегистрирована активность отдельных нейронов во время поведения, она по-прежнему остается глубоко и упрямо загадочной. Как мы видели, это, конечно, не из-за отсутствия попыток: героическая работа и энергичные дебаты были отмечены в истории этой области - и, конечно, было сделано много шагов вперед. Тем не менее, лишь немногие из основных противоречий были полностью разрешены - за исключением, предположительно, вопроса о том, существует ли моторная кора и что она вообще что-то делает.

 

Глава 9. От структуры к функции.

Теория графов и сетевая нейронаука

В 1931 году, за три года до своей смерти, Сантьяго Рамон-и-Кахаль передал Институту Кахаля в Мадриде коллекцию своих личных вещей. В коллекции были всевозможные научные безделушки: весы, слайды, фотоаппараты, письма, книги, микроскопы, растворы, реактивы. Но самыми примечательными предметами - теми, которые станут почти синонимом имени Кахаля, - были 1907 научных рисунков, которые он создал за свою карьеру.

Большинство этих рисунков представляли собой различные части нервной системы и были получены в результате трудоемкого процесса окрашивания клеток. Для этого использовалось живое животное, которое приносилось в жертву, а его ткани консервировались. Затем кусок мозга извлекался и замачивался в растворе на два дня, высушивался и замачивался в другом растворе - содержащем серебро, которое проникало в клеточные структуры, - еще на два дня. После этого ткань мозга промывали, снова высушивали и разрезали на кусочки, достаточно тонкие, чтобы поместиться на предметном стекле микроскопа. Кахаль рассматривал эти срезы в окуляр микроскопа и зарисовывал то, что видел. Начиная с карандаша, он очерчивал на куске картона каждый уголок формы нейрона, включая толстые тела клеток и тонкие придатки, выходящие из них. Затем он затемнил клетки индийскими чернилами, иногда используя акварель, чтобы добавить текстуру и размерность. В результате получился набор призрачных силуэтов черных паукообразных на бежевом и желтом фоне.1 Точные контуры и конфигурации зависели от животного и нервных волокон, о которых идет речь; на картонных холстах Кахаля изображены более 50 видов и почти 20 различных частей нервной системы.