Общая когнитивная теория

Глава 9. Нейрофизиологам. Почему гиппокамп не является местом хранения краткосрочной памяти. Как психика поддерживает самовозбуждение процессов моделирования внешней среды без внешнего воздействия (как мы думаем с закрытыми глазами).

До недавнего времени наука пыталась осмыслить работу мозга в основном через взаимодействие отдельных нейронов, изучая рецептивные поля отдельных нейронов, подключая электроды к отдельным нейронам, создавая модели (искусственные нейронные сети), состоящие из искусственных нейронов, и даже рассматривая коннектом мозга. Но любые корректные эксперименты на живом работающем мозге, ставшие доступными лишь в последнее время, показывают, что взаимодействие происходит на уровне групп нейронов и именно на этом уровне возможно понимание психики человека и других животных.

Мы с вами рассмотрим мозг человека с точки зрения системного подхода и с точки зрения теории графов.

С точки зрения системного подхода мозг лучше рассматривать как надсистему, состоящую из систем нейронных сетей мемстинктов и инстинктов, которые, в свою очередь, состоят из подсистем нейронных сетей элементов мемстинктов (далее в данной главе – элементы) высокого уровня, в свою очередь состоящих из элементов более низкого уровня, и т.д. вплоть до первого уровня.

Элементы первого уровня состоят из нейронов, преимущественно локализованных в одном месте. Используемый нами термин «элемент мемстинкта первого уровня» имеет некоторое пересечение с термином «кортикальная гиперколонка», но не равнозначен ему. Также имеется некоторое пересечение с термином «рецептивное поле», в частности элемент первого уровня может являться рецептивным полем нейрона, входящего в элемент мемстинкта более высокого уровня.

Все элементы мемстинктов высокого уровня сами когда-то являлись мемстинктами. Принципиальное различие между элементом высокого уровня и мемстинктом заключается в том, что регулярное возбуждение нейронной сети мемстинкта и постоянная реконсолидация приводят к тому, что связи между нейронами укрепляются и нейронная сеть теряет возможность возбуждаться по частям. Другими словами, нейронная сеть мемстинкта может возбуждаться как целиком (последовательное возбуждение элементов), так и частично (элемент может возбуждаться в составе нейронной сети другого мемстинкта), а элемент мемстинкта высокого уровня преимущественно возбуждается целиком. Конечно, наше деление нейронных сетей на мемстинкт и элемент мемстинкта высокого уровня условно и чёткую границу между двумя этими понятиями провести сложно. Термины «общество нейронов» или «модуль», употребляемые в некоторых современных работах, тоже имеют некоторую корреляцию с нашим пониманием мемстинкта.

Элементы первого уровня расположены преимущественно в первичной сенсорной и моторной коре и объединяются в элементы более высокого уровня и мемстинкты с помощью нейронов, расположенных в областях, прилегающих к первичной коре, причём новые, более высокие уровни, объединяющие элементы разных модальностей, могут быть расположены всё дальше от первичной коры, вплоть до областей, называемых ассоциативными.

Таким образом, мы видим, что системы элементов первого уровня можно нарисовать на модели коры, используя топологию полей, например Бродмана, но системы элементов более высокого уровня состоят из подсистем, территориально разбросанных по коре, и, соответственно, топологический подход, без изучения взаимодействия отдельных нейронов, тоже не может дать общей картины работы мозга. Методики картирования, применяющиеся при изучении коннектома, в частности визуализация так называемых Rich-club нейронов, например в работе Вадима Ушакова, Бориса Величковского «Визуализация крупномасштабных сетей головного мозга»[63], уже может дать приближённое понимание работы мозга, но более точно описать работу психики можно с привлечением понятия «гиперграф» из теории графов. В этом случае элемент мемстинкта и инстинкт можно представить как граф, вершинами которого являются нейроны, входящие в нейронную сеть элемента (последовательно возбуждающиеся), а психика в целом будет представлять собой гиперграф, состоящий из нейронных сетей мемстинктов, в свою очередь состоящих из отдельных нейронных сетей элементов мемстинктов, возбуждаемых также последовательно. При этом отдельные элементы мемстинктов могут входить одновременно в нейронные сети разных мемстинктов. Рёбрами графа в нашей модели являются нейронные связи. Правда, графы элементов мемстинктов не совсем обычные. Одной из их вершин является элемент мемстинкта более высокого уровня, и эта вершина неравнозначна всем остальным: её нейроны несут информацию о порядке возбуждения элементов низкого уровня, но об этом мы поговорим в последней главе.