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

Теперь, когда мы с помощью этой падающей тени можем контролировать процесс, пора заглянуть в мышиный мозг и ответить на вопросы: что именно суммируется как доказательство опасности падающей тени и что именно дает команду «Ноги в руки!», когда сумма этих доказательств достигает порогового значения? Бранку и его команда уже имели представление, откуда начинать; мы знаем, что все это должно каким-то образом происходить в superior colliculus – верхнем двухолмии.

Верхнее двухолмие расположено на вершине среднего мозга, являющегося продолжением ствола спинного и привилегированным получателем информации непосредственно от сетчатки – он узнаёт, что происходит в мире, задолго до вас. (Прежде чем вы спросите: да, есть еще нижнее двухолмие. И поскольку верхнее связано со зрением, а нижнее – со слухом, можно составить некоторое представление об иерархическом порядке подчинения в нейробиологии.) Исходящие сигналы верхнего двухолмия контролируют движение. Итак, если мы ищем ту часть мозга, которая может быстро накапливать зрительную информацию, а затем давать телу команду бежать, верхнее двухолмие – лучший кандидат.

Бранку с коллегами использовали целый арсенал инструментов современной нейробиологии, чтобы выяснить, есть ли в этом что-то большее, чем просто тычок пальцем в небо.

Они регистрировали активность выходных нейронов superior colliculus. Нейроны резко увеличивали свою активность с момента появления падающей тени в поле зрения. Когда мышь пряталась, активность возрастала до гораздо бóльших значений, чем когда она не реагировала на угрозу. И чем быстрее увеличивалась активность, тем скорее мышь бежала прятаться. Как будто активность верхнего двухолмия накапливала свидетельства угрозы.

Они отключили эти выходные нейроны. Теперь мышь не реагировала на падающую тень, а продолжала исследовать ящик. Как будто кто-то выключил ее детектор угроз.

Они искусственно стимулировали эти выходные нейроны верхнего двухолмия, так что они были активны, когда мышь не видела никакой падающей тени. Это решающее испытание позволило узнать, можно ли обмануть мозг, заставив его думать, что существует неминуемая угроза. Можно: стимуляция этих нейронов заставляла мышь бежать в укрытие. Более того, чем сильнее активировались нейроны, тем больше становилась вероятность того, что мышь бросится прятаться, точно так же, как если бы нейроны сигнализировали о неизбежной опасности.

В общем, было чертовски убедительно доказано, что superior colliculus – детектор угроз. Следующий очевидный вопрос: куда именно верхнее двухолмие отправляет сигнал «пора бежать»?

На сцену выходит околоводопроводное (периакведуктальное) серое вещество, или ОСВ. Еще одно гениальное название: это скопление серой нервной ткани, расположенной вокруг («пери») водопровода («акведук») – сильвиева канала в среднем мозге. Оно делает много чего полезного. Одна его часть контролирует мочеиспускание, например. А еще ОСВ имеет мощную связь с верхним двухолмием и контролирует множество быстрых реакций.

Итак, Бранку с коллегами снова сдули пыль со своих магических нейроприборов, посадили новых мышей в ящик со страшной тенью и принялись за работу.

В этот раз они выключили нейроны ОСВ. Теперь мыши видели парящую тень, реагировали на угрозу, но не убегали. Вообще. Они просто застывали на месте (еще один вариант защиты – перестать двигаться, так как мозг хищника реагирует на движение). ОСВ, похоже, контролирует бегство.

Они записали активность нейронов ОСВ. Она возрастала сразу после начала бегства, ни секундой раньше. Так что нейроны ОСВ не собирают доказательств опасности, но, видимо, управляют командой «ноги в руки».

Решающий аргумент: исследователи принудительно активировали нейроны ОСВ, когда никакой тени не было. Замечательно, что по мере того, как они активировали все больше и больше нейронов, они обнаружили ответ формата «все или ничего». Если было активировано слишком мало нейронов, мышь не убегала. Но если активировалось достаточно нейронов, мышь бросала любые дела и неслась в темный угол в поисках убежища. Никакого промежуточного варианта – никаких «если», «но» или «может быть». Когда ОСВ говорит «беги», вы бежите.

Ответ «все или ничего» в свою очередь поднимает важный вопрос: что устанавливает этот порог между побегом или игнорированием? Это определенно что-то, находящееся между двухолмием и ОСВ, потому что, когда Бранку и его команда отключали именно эту связь, мыши полностью переставали прятаться. По-видимому, сигналы superior colliculus отправляются напрямую к нейронам ОСВ, конвертируя свидетельство неминуемой угрозы в команду к бегству. Так почему же ОСВ выдает команду не при каждом увеличении активности верхнего двухолмия?