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

Из моего исследования молчаливых нейронов можно сделать весьма важные предположения. Во-первых, измерение «средней» активности как способ понять, что делает какая-либо область коры головного мозга, бесполезно. Горстка болтливых нейронов искажает средние показатели наших измерений, задирая их вверх, заставляя нас предполагать, что большинство нейронов в этой области посылают импульсы, когда на самом деле это не так. Во-вторых, оно показало, что темные нейроны, посылающие гораздо меньше одного импульса в секунду, есть повсюду. Более того, оно отчетливо показало, что в течение нескольких коротких секунд, когда животное сидит, смотрит, движется или думает, эти темные нейроны ничего никому не сообщают. Для чего тогда они нужны, эти молчаливые темные нейроны?

Для чего нужны темные нейроны

Темные нейроны – это настоящая головоломка. Наши теории о том, как работают различные участки мозга, основаны на последовательностях импульсов, регистрируемых в них. Но преобладание молчаливых темных нейронов означает, что наши теории касаются лишь части нейронов – далеко не всех.

Помните простые и сложные клетки в V1? Когда мы были там, я пересказал вам теории о том, как можно объяснить настройку простых клеток, комбинируя импульсы их входящих сигналов от сетчатки, а настройку сложных клеток – комбинируя импульсы, приходящие от простых ячеек. С учетом темных нейронов понятно, что эти теории относятся лишь к горстке нейронов в V1, к тем клеткам, у которых мы можем надежно зарегистрировать реакцию на изображения, а не к молчаливому большинству. Выходит, наша уверенность, что распознавание изображений в сетях искусственного интеллекта сродни работе мозга, возможно, не так уж и обоснованна, как кажется, поскольку является сравнением с относительно небольшой горсткой активных нейронов. И эти проблемы не ограничиваются первичной зрительной корой V1. Они проявляются во всех областях коры головного мозга, везде, где мы построили теории на основании наблюдений за отдельными нейронами, там, где мы вообразили два визуальных шоссе, в областях, ответственных за другие органы чувств, во всех остальных частях коры.

Эти темные нейроны должны что-то делать. Нейрон обходится организму слишком дорого – его дорого вырастить, дорого поддерживать в нем жизнь и дорого использовать [152]. Мозг ежедневно расходует около 20 % всего вашего энергетического бюджета. На одно только поддержание жизнеспособности и хорошего состояния клеток мозга уходит около 25 % энергетического бюджета мозга, то есть 5 % вашего общего бюджета каждый день. Мы уже видели, как дороги синапсы: примерно половина энергии, расходуемой нейронами, приходится на их входы; другая половина уходит на создание импульсов [153]. Темные нейроны потребляют энергию, чтобы остаться в живых и получать входящие сигналы, но практически не производят никаких исходящих данных. Возможное решение – перевернуть этот вопрос, оттолкнуться от энергии, которую они не используют. В конце концов, один из способов сохранить часть энергии – не отправлять импульсы, ведь так можно вдвое уменьшить затраты энергии на использование нейрона.

Но если бы вам не были нужны темные нейроны, эволюция не стала бы заботиться об их существовании. И при развитии организма не тратилось бы столько энергии на их выращивание, деление и распространение аксонов в нужные места. У вашего тела есть масса вещей поинтереснее, на которые можно было бы потратить этот энергетический бюджет, кроме мертвого груза нервных клеток в голове. Было бы абсурдно заполнять зрительную кору нейронами, которые ничего не видят. Абсурдно выращивать массивную префронтальную кору, а затем заполнять ее нейронами, сидящими там в темноте. Так для чего они нужны? Есть три идеи.

Самая простая состоит в том, что в лаборатории мы не просим мозг делать что-нибудь интересное. В конце концов, в ходе экспериментов мы можем исследовать лишь крошечную часть реальных данных, получаемых этими нейронами. Так что, возможно, наши выборки недостаточно богаты и нам нужны записи нейронов животных, которые ведут себя естественно в течение очень долгого времени – дней, недель, месяцев, – чтобы выяснить, для чего они нужны. Затем, если мы сможем зарегистрировать реакции мозга на достаточное количество разнообразных событий в жизни животного, то сможем узнать, на что реагируют темные нейроны. Технически эта задача в пределах нашей досягаемости. Практически – не все так просто. Некоторым бедным аспирантам пришлось бы делать эти записи, запираясь в лаборатории на несколько недель подряд, пожертвовав личной жизнью, романтическими партнерами и чувством собственного достоинства в процессе.