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

Эти скучающие обезьяны смотрят кино о беспорядочно движущихся точках, пытаясь решить, в каком направлении те движутся. Иногда точки движутся синхронно, как правило, в одном направлении – такое движение легко увидеть. Порой точки начинают двигаться хаотично, и только некоторые из них движутся вместе в одном направлении, поэтому движение увидеть сложнее. Периодически происходит что-то промежуточное; а иногда движение различить невозможно, потому что все точки перемещаются хаотически. Просмотр этих фильмов вызывает отправку импульсов нейронами области МТ. Активность нейронов, реагирующих на движение влево, резко увеличивается, когда точки движутся влево; реагирующие на движение под углом 30° от вертикали отправляют импульсы, когда точки движутся в этом направлении. Как и большинство нейронов коры головного мозга, эти нейроны посылают импульсы, по-видимому, случайным образом, интервалы между ними очень неравномерны – некоторые сгруппированы, некоторые далеко друг от друга. Тем не менее Уайет Бэр и Кристоф Кох в 1996 году выяснили, что если мы станем повторять один и тот же фильм о случайном движении точек, то увидим в точности одинаковую последовательность, казалось бы, явно случайных импульсов нейрона из области МТ [173] (рис. 7.4).

Рисунок 7.4. Точные импульсы от одного нейрона коры. Мы смотрим на импульсы, посылаемые одним нейроном из области MT, в то время как обезьяна, которой он принадлежит, наблюдает множество повторов одного и того же фильма из точек, движущихся в случайном порядке. Каждый штрих – импульс от этого нейрона; каждая строка – импульсы, которые он послал во время одного из сеансов просмотра одного и того же двухсекундного фильма, в котором точки беспорядочно перемещаются. Каждая строка выглядит случайной – в ней есть маленькие и большие интервалы между импульсами. Но если расположить их одну под другой, выровняв по моменту, когда начинается фильм, мы видим, как импульсы выстраиваются в хорошо различимые линии сверху вниз, отмечая одно и то же событие в фильме (например, линия примерно через 0,1 секунды, полоса, начинающаяся через 0,5 секунды, и снова линия примерно через секунду). Этот нейрон посылает свои импульсы точно в одни и те же моменты фильма при каждом просмотре. (Из работы Бэра и Коха, Neural Computation. 1996. № 8. С. 1185–1201.)

Покидая нейрон из области МТ вместе с одним из клонов импульса, мы были частью серии случайно расположенных импульсов этого нейрона, частью его реакции на все, что движется в офисе. Результаты эксперимента показывают, что, если бы один и тот же набор движений в офисе повторялся точь-в-точь – Сара шагала в переговорную, Грэм небрежно теребил галстук и т. д., – мы каждый раз отправлялись бы с одним и тем же импульсом в одно и то же время. С этой точки зрения Таймеры правы: кора головного мозга использует временное кодирование. Но это скрытый код и он никогда не появится в реальном мире, поскольку мир никогда не повторяется точь-в-точь.

Тем не менее мы можем выдвинуть и, казалось бы, железобетонные аргументы против того, что корковый нейрон может использовать такие временные коды. Ведь импульс слишком легко сбить с курса, чтобы использовать временной код [174].

Это легко продемонстрировать. Постройте компьютерную модель кусочка коры головного мозга: создайте тысячи искусственных нейронов, посылающих импульсы, соедините их вместе, задайте входящие данные и наблюдайте. Каждый из них будет выдавать характерный и на первый взгляд беспорядочный набор импульсов. Повторите это еще раз с тем же самым набором входящих данных, и вы получите точно такой же набор. Но теперь повторите это еще раз, и на этот раз измените всего один импульс, посланный одним нейроном. По мере того как вы будете смотреть за развитием событий, импульсы множества других нейронов будут быстро переходить в новые паттерны, и некоторые из них будут радикально отличаться от прежних [175]. Очевидно, что такие сети не могли бы использовать точный временной код, если всего один потерянный импульс может повлиять на процесс отправки множества сигналов других нейронов. А мы знаем, что импульсы постоянно теряются.

Как преодолеть эти непримиримые различия между Счетчиками и Таймерами? Удастся ли нам выяснить, что означает наш импульс, мчащийся в префронтальную кору? Давайте поищем ответ там, откуда мы пришли.

Предскажи меня

Стремясь к хрупкому перемирию, некоторые пытались напрямую расшифровать послания импульсов, выясняя, что их может предсказать или что предсказывают они.