Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды

Вам важно, что нейроны в области MT не отправляют импульсов в ответ на согласованный набор граней и углов, составляющих печенье. То есть печенье неподвижно. Но многие другие вещи в офисе движутся. Нейроны в области МТ посылают импульсы в ответ на когерентный набор граней и поверхностей, который вы называете «Сара», когда он проходит через ваше поле зрения слева направо. Она близко. Слишком близко. Идет ли она к вам, чтобы уменьшить ваши шансы незаметно схватить и съесть печенье, или в противоположном направлении?

Следующие остановки на шоссе «Как» решают эту проблему. Мы отправляемся вместе с одним из клонов нашего импульса прочь из области MT, в гости к пестрому разнообразию нейронов теменной коры, в области, обозначенные VIP (вентральная внутритеменная) и MST (медиальная верхняя височная область). Там нейроны интегрируют глобальные сигналы движения по разным осям, чтобы сигнализировать о том, что происходит с движущимся объектом. Объект постоянно меняет направление движения? Значит, он вращается. Он движется сверху вниз, но занимает всё бóльшую или меньшую часть видимого мира? Тогда он визуально увеличивается или уменьшается. Вы хотите видеть уменьшающуюся, а не увеличивающуюся Сару – давайте проверим соответствующий нейрон. Наш импульс как раз пролетает мимо одного такого. Задержав дыхание, мы перепрыгиваем синаптическую пропасть и наблюдаем, как множество всплесков напряжения, сопровождающих наш, запускают пакет импульсов по его аксону. Радостная новость несется по шоссе «Как»: Сара удаляется от вас, направляясь в конференц-зал, и она вооружена кофейной кружкой с надписью «Снова чертов понедельник». Ваше облегчение практически осязаемо. Печенье, ты почти мое! Ах, если бы это было так просто.

Туда и обратно

Если последовательно перепрыгивать из одной зоны в другую, двигаясь вперед, как это делали мы, зрительная система кажется организованной в аккуратную иерархию. Информация передается от области к области, каждая из которых создает все более сложное представление о видимом мире. Отчасти так оно и есть. Когда программисты тренируют глубокие нейронные сети на огромных наборах изображений объектов, где простые модели нейронов связаны жесткой последовательностью, в которой исходящие сигналы одного передаются только дальше к следующему, они обнаруживают, что их сети напоминают грубые контуры иерархии, как на шоссе «Как» [101]. Первые слои похожи на V1, реагирующие на простые границы, со все более сложными реакциями на последующих уровнях, воспроизводя все более сложные реакции на объекты при движении от V1 через V2 до V4 [102]. При достаточном количестве слоев такие глубокие сети могут даже воспроизводить способность нейронов височной доли отправлять импульсы при распознавании определенных форм. И чем ближе нейросеть приближается к способности человека относить изображенный объект к правильному типу – например, автомобиль, стул или стол, – тем больше работа последних слоев этой сети напоминает активность нейронов височной доли [103]. При движении из глаза в зоны распознавания представление о шоссе как о приблизительной модели последовательной иерархии является полезным практическим правилом, схематическим руководством к пониманию глубокой сложности зрительного мозга [104].

Нет никаких сомнений в том, что зрительная система далека от строгой иерархии, и эти две магистрали совершенно точно многократно пересекаются. Мы знаем, что они сходятся в далеких от V1 областях коры головного мозга, таких как дорсолатеральная префронтальная кора, которую мы посетим позже, в седьмой главе. Между магистралями явно существует перекрестная связь, позволяющая импульсам нейронов, расположенных на одной из них, влиять на нейроны другой [105]. И, что особенно важно, повсюду есть обратная связь, от V2 к V1, от V4 к V2 – везде [106]. Когда мы вместе с импульсом мчались вперед, от глаза через V1 и далее, бесконечные потоки импульсов проносились мимо нас в другую сторону, по встречной полосе, возвращаясь назад к V2 или обратно к V1. Как будто первым зрительным областям необходимо знать, о чем уже узнали последующие. В десятой главе мы увидим, что, возможно, так и есть.

Даже внутри иерархии, если копнуть поглубже, обнаруживаются нюансы. На крупномасштабной карте магистрали «Как» и «Что» показывают связи, проходящие через огромные участки коры головного мозга. Но на уровне отдельного нейрона, вероятно, существует строгая логика для соединения ветвей его аксона с дендритом каждого конкретного нейрона, поскольку они предназначены для передачи сигнала на определенные типы нейронов в определенных подгруппах из сотен миллионов нейронов, которые мы называем V2 или V4. Мы только-только начали расшифровывать формулы этой логики для зоны V1 [107], используя новую безумную технологию – штрихкодирование РНК.