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

В конце 1970-х годов ситуация приняла еще более странный оборот, когда исследователи из Оксфорда показали, что некоторые нейроны мозга обезьяны реагируют только на лица во всех положениях. Ученые из Кембриджа вскоре распространили результаты ислледования на овец, клетки которых отвечали либо на изображения других овец той же породы, либо на размер рогов, либо на изображения потенциально угрожающих стимулов, таких как люди или собаки [13]. Кембриджская группа сухо отметила, что овцы «не реагируют на перевернутые изображения, что вполне разумно, ведь в отличие от обезьян овцы обычно не смотрят на других овец вверх ногами»[233] [14].

В последующие десятилетия ученые получили так много данных о невероятной точности, с которой отдельные нейроны реагируют на зрительные стимулы, что это тревожит любого, кто, подобно мне в молодости, считает, что академическая байка про «бабушкину клетку» является убийственным контраргументом для идеи локализации зрительного восприятия. В 2005 году исследователи под руководством Ицхака Фрида из Медицинской школы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Кристофа Коха из Калифорнийского технологического института описали испытание восьми пациентов, страдающих от трудноизлечимой формы эпилепсии, которым на начальной стадии операции в мозг вживили электроды. Пациентам предъявлялись визуальные образы, и у них регистрировали активность отдельных клеток гиппокампа. Эти клетки иногда реагировали с пугающей степенью точности:

«В одном случае клетка реагировала только на три совершенно разных образа бывшего президента Билла Клинтона. Отдельный нейрон другого пациента отвечал только на изображения The Beatles, еще одна – на карикатуры из телесериала „Симпсоны” и, наконец, третья – на фотографии баскетболиста Майкла Джордана» [15].

Дальнейшие исследования показали, что у одного пациента была «единственная клетка в левой задней части гиппокампа, активируемая исключительно различными образами актрисы Дженнифер Энистон». Нейрон не реагировал, если Энистон была изображена со своим тогдашним партнером Брэдом Питтом. Клетка другого пациента последовательно отвечала на фотографии актрисы Холли Берри, в том числе когда та была одета как Женщина-кошка (роль, которую она в 2004 году исполнила в одноименном фильме). Также интересно, что встретился нейрон, проявляющий активность преимущественно в ответ на изображения Сиднейского оперного театра и написанные слова «Сиднейский оперный театр». Показывая, что наш мозг не просто полон мусора, клетка одного пациента отреагировала на решение теоремы Пифагора a² + b² = c². Пациент был инженером и интересовался математикой [16].

Может показаться, что мозг содержит точно специализированные «бабушкины клетки», которые срабатывают, когда мы видим кого-то или что-то знакомое. Но авторы были более осторожны в своих выводах. Хотя клетки последовательно реагировали на Энистон, Берри или Клинтона, это не означало, что их изображения были единственными стимулами, которые потенциально могли возбудить данные нейроны, ведь пациентам демонстрировался очень ограниченный диапазон изображений. В последующих работах группа утверждала, что клетки, которые они обнаружили, могут представлять собой концепт – отсюда и активизация клетки как при изображении Сиднейского оперного театра, так и при его словесном обозначении – и играть ключевую роль в формировании памяти [17].

Самое главное, исследователи признали, что реакция отдельного нейрона на изображение не делала его единственным нейроном, участвующим в распознавании образа. Просто это была та клетка в соответствующей сети, реакцию которой они записали. Ученые подсчитали, что, предположительно, около миллиона нейронов будет активировано каждым стимулом. Многие из клеток реагируют на аспекты образа или концепта, которые также будут задействованы иным стимулом, но в пределах другой нейронной сети [18]. Это объясняет, почему исследователям так повезло, что они нашли конкретную клетку, реагирующую на Дженнифер Энистон: такой нейрон не единичен, их – миллионы. В действительности нас поражает точность реакций отдельных клеток, которые регистрируют ученые. Но, как заметил Рафаэль Юсте, нужно сосредоточиться на сложности лежащих в основе нейронных цепей и меняющихся паттернах многоклеточной активности, которые происходят, когда мы видим знакомое изображение [19].

Есть два вида потоков зрительной информации – «где» и «что». Поток «где» в мозгу связан с кодировкой информации, а поток «что» с идентификацией увиденного.