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

Ирония заключается в том, что наличие темных нейронов необходимо для того, чтобы вообще иметь возможность регистрировать активность в коре головного мозга. Если бы значительная часть из этой сотни нейронов посылала импульсы, десятки тысяч экспериментов не увенчались бы успехом, поскольку вход прибора был бы просто забит непрерывными колебаниями напряжения, на фоне которых отдельные импульсы от отдельных нейронов теряются. Не имея возможности различать активность отдельных нейронов, мы не смогли бы измерить ее, изучить, определить, на что они реагируют, а на что нет. Не было бы Нобелевской премии Хьюбела и Визеля в 1981 году за открытие простых и сложных клеток в зрительной зоне V1. Не открыли бы ни частотно-чувствительные клетки в слуховой коре, ни клетки определения местоположения в гиппокампе. Оказывается, нам нужно поблагодарить темные нейроны за возможность понимать процессы, происходящие в нервной ткани.

Длинный хвост

Что же я имею в виду, называя нейроны «молчаливыми»? Пока мы находимся в вашем мозгу меньше секунды. В течение полной секунды менее 10 % кортикальных нейронов сгенерируют импульсы. 90 % предпочтут хранить молчание [150]. Даже если бы мы просидели здесь целую минуту, большинство нейронов все равно не отправили бы ни одного импульса. Тем не менее, следуя за импульсами этого меньшинства активных нейронов, мы достигли самого дальнего конца пути через все зрительные области коры ваших больших полушарий всего за несколько сотен миллисекунд.

В самом начале этой книги я сказал вам, что в среднем на каждый нейрон в коре головного мозга приходится один импульс в секунду. Но что, если 90 % нейронов в эту секунду молчат? То есть, чтобы получить в среднем один импульс на нейрон каждую секунду, некоторые нейроны должны отправлять множество импульсов. Так и есть.

Около 10 % нейронов коры производят половину всех импульсов. Я повторю еще раз, потому что лично мне потребовалось время на осмысление, когда я впервые столкнулся с этим фактом: половину всех импульсов в коре головного мозга отправляют лишь 10 % нейронов. В наборе нейронов из первичного слухового поля (A1), которые исследовал Громадка, 16 % отправили половину всех зарегистрированных импульсов. В исследованиях О’Коннора по регистрации активности зоны сенсорной коры (S1), обслуживающей определенную вибриссу, половину всех зарегистрированных импульсов отправили ровно 10 % нейронов. Болтливое меньшинство отправляет большинство сообщений, доминируя в информационном обмене. Это означает, что существует континуум – весь непрерывный ряд активности от действительно темных нейронов на одном конце и до этих трескучих сорóк на другом.

Чтобы выяснить, как именно выглядит этот континуум, в 2012 году я занялся изучением наработанного за много лет массива лабораторных данных об активности групп нейронов в коре головного мозга – часть моего вклада в гигантский обзор нейронной активности в коре, написанный совместно с Адрианом Ворером и Кристианом Махенсом [151]. И везде я видел одно и то же. Когда мы выбираем временной отрезок, количество импульсов на нейрон распределяется неравномерно. В каждый определенный промежуток времени некоторые нейроны будут совершенно неактивны, большинство из них отправит всего несколько импульсов, зато несколько нейронов отправят огромное их количество. Распределение активности по группе нейронов коры является «длинно-хвостым» (рис. 6.1).

Рисунок 6.1. Что я имею в виду под «длиннохвостым» распределением активности. Мы берем запись активности большой группы нейронов и наблюдаем, сколько импульсов каждый нейрон посылает в секунду. Затем выясняем, какая часть нейронов посылает, скажем, 1 импульс в секунду; или 2 в секунду; или 0,1 импульса в секунду (т. е. один каждые 10 секунд). Построив график, как здесь, мы всегда видим одно и то же: пик между 0 и 1 импульсом в секунду и длинный хвост распределения далеко вправо, с небольшой долей нейронов, отправляющих 10 или более импульсов в секунду

Я повсюду находил такие длиннохвостые распределения. В первичной зрительной и слуховой коре, в двигательных областях и в префронтальной коре; в данных, полученных с использованием различных методов записи импульсов. И независимо от того, что животное делало в это время – спокойно сидело, смотрело, двигалось или принимало решение. В этих группах нейронов всегда наблюдалась одна и та же картина: кто-то молчит, большинство изредка вступает в разговор, а несколько – болтают без остановки.