Мозг: биография. Извилистый путь к пониманию того, как работает наш разум, где хранится память и формируются мысли

Характер связи между привычными нам, не слишком четкими воспоминаниями и сложными, подробными воспоминаниями, которые Пенфилд вызывал у пациентов путем электростимуляции мозга, неясен. Не похоже, чтобы мы непрерывно регистрировали в мозге всю свою жизнь, однако научные эксперименты свидетельствуют о том, что очень специфические и, по-видимому, несущественные моменты могут быть вызваны в памяти либо каким-то внешним событием, либо импульсом электрода. Энграмма выдала нам лишь некоторые из своих многочисленных секретов, но мы все еще далеки от понимания сути воспоминаний. Мозг может быть похож на компьютер в некоторых видах обработки информации, но запоминаем и вспоминаем мы совершенно иначе. Человек – не машина, или, скорее, не похож ни на одну машину, которую уже создали или могли бы себе представить.

Успехи в выявлении физической основы памяти ставят вопрос о том, каким образом сенсорная информация – материал памяти – обрабатывается мозгом в первую очередь. Воспоминания хранятся в определенных наборах нейронов, но это не объясняет, как мозг понимает происходящее во внешнем мире и по каким приципам отбирает то, что нужно запомнить. Как и в случае со многими событиями, описанными на страницах данной книги, поворотное событие в решении вопроса о природе восприятия и его локализации или распределения в мозге произошло случайно.

11 Нейронные цепи. 1950-е – настоящее время

В начале 1958 года два научных сотрудника из Университета Джонса Хопкинса в США – швед и канадец, которым было чуть за тридцать, – исследовали, как клетки коры головного мозга кошки реагируют на зрительные стимулы. Животное под анестезией лежало на операционном столе, в то время как ученые регистрировали реакцию отдельного нейрона с помощью электрода. Они проецировали различные формы света на сетчатку животного, пользуясь предметными стеклами микроскопа, на которые наклеили металлические диски, тем самым создав темное пятно на светлом фоне. Но безрезультатно. Электрические импульсы нейрона были слабыми и трансформировались в едва уловимые потрескивания и хлопки динамика в лаборатории. Затем, как вспоминают исследователи, произошло следующее:

«Внезапно, как только мы вставили один из стеклянных слайдов в офтальмоскоп, клетка, казалось, ожила и начала “стрелять” импульсами, как пулемет. Потребовалось некоторое время, чтобы обнаружить, что „огонь” не имел никакого отношения к маленькому непрозрачному пятну. Клетка реагировала на тонкую движущуюся тень, отбрасываемую краем стекла, когда мы вставляли его в разъем офтальмоскопа. Потребовалось еще больше времени и исследований, чтобы выяснить, что клетка реагирует только в том случае, если слабая линия тени медленно перемещается вперед в ограниченном диапазоне направлений. Даже изменение подачи стимула на несколько градусов заметно снижало выраженность реакции, а подача стимула под прямым углом к оптимуму вообще не давало никаких откликов. Клетка полностью игнорировала наши черные и белые пятна» [1].

Нейрон активировался очень специфическим стимулом – вертикальной движущейся линией. Его совершенно не интересовали ни неподвижные, ни горизонтальные линии. Совершенно случайно два исследователя, Дэвид Хьюбел и Торстен Визель, совершили открытие, которое помогло изменить наше представление о том, как в мозге обрабатываются сенсорные стимулы.

Им удалось обнаружить существование удивительно сложных репрезентаций окружающей среды в отдельных клетках.

В последующие годы Хьюбел и Визель выяснили, что некоторые нейроны реагируют на конкретную ориентацию зрительных стимулов, в то время как другие требуют определенного вида движения. Двигая электрод в мозге кошки, они установили, что зрительная кора организована в виде кортикальных колонок и слоев, причем каждая колонка реагирует на определенный объект (линию, точку и т. д.), а каждый слой – на точно ориентированное положение этого объекта. Слои и колонки передают информацию нейронам следующего уровня мозга, где, по-видимому, начинает формироваться более сложное представление визуального мира.