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

Чтобы иметь в своем мозгу такой буфер, вам понадобятся две вещи. Во-первых, нужно собрать все сообщения о том, что происходит в данный момент в окружающем мире, в одном месте. Изображения вещей, звуки, места, люди, лица – все послания сходятся вместе, чтобы создать моментальный снимок мира. Во-вторых, надо, чтобы нейроны, получающие эти сообщения, поместили их в буфер. То есть чтобы они не просто отправили один или два импульса и успокоились, но чтобы продолжали посылать поток импульсов до тех пор, пока вам необходимо держать этот снимок в памяти. И префронтальная кора – идеальное место для этого буфера.

Мы давно знаем, что некоторые области префронтальной коры должны действовать как буфер памяти. Повреждение фрагментов префронтальной коры ведет к потере кратковременной памяти [192]. Такое повреждение помешает вам удерживать предмет в памяти более нескольких миллисекунд. Допустим, вы повредили префронтальную кору. Если бы я показал вам две открытые коробки, в одной из которых было печенье, закрыл их и накрыл тканью на несколько секунд, а затем снял ткань и попросил указать на коробку с печеньем, вы бы не знали, в какой оно. Это означает, что в префронтальной коре должны быть нейроны, которые продолжают генерировать импульсы буферной памяти.

Когда мы проходим через области префронтальной коры, мы отправляем клоны нашего импульса через синаптические промежутки на нейроны, которые действительно выглядят так, будто хранят воспоминания. Когда мы попадаем в тело одного такого нейрона, прибывая туда вместе с легионом других всплесков напряжения, спускающихся по его дендриту, мы можем видеть по составу ионов внутри его тела, что он отправил импульс всего несколько десятков миллисекунд назад, еще один – за несколько десятков миллисекунд до этого; мы можем почувствовать, как наш всплеск потенциала вместе со всеми другими запускает каскад нарастания напряжения в его теле, чтобы создать новый импульс, и поскольку позади нас по дендритному дереву спешила следующая волна всплесков потенциала, неизбежно возникновение новых импульсов. Этот нейрон генерирует устойчивую последовательность импульсов, но память ли это?

Мы можем узнать это, поставив перед мозгом задачу на кратковременную «рабочую» память. Решение таких задач возможно только при сохранении части информации в буфере памяти во время задержки поступления внешних сигналов. Например, помнить, в какой кормушке было угощение до того, как все их закрыли крышками. Или для крысы, сидящей в центре крестообразного лабиринта, помнить, в какой коридор она бегала в прошлый раз, потому что ей не разрешается посещать один и тот же дважды. В этих задачах на рабочую память отдельные нейроны в префронтальной коре продолжают посылать импульсы в течение всего периода задержки, как бы поддерживая циркуляцию информации в буфере [193]. Мы даже можем показать, что эта память специфична, что отдельные нейроны посылают импульсы, соответствующие различным аспектам информации, которую нужно сохранить.

В классическом примере 1989 года Фунахаси и его коллеги из лаборатории Патриции Гольдман-Ракич показали, что, когда обезьяны запоминали, какая из восьми лампочек, расположенных по кругу, вспыхнула секундами ранее, некоторые нейроны в их префронтальной коре посылали множество импульсов, как если бы поддерживали сигнал-возбуждение, соответствующий вспыхнувшей лампочке [194]. Каждый такой нейрон был избирательным – он посылал наибольшее количество импульсов для лампочки, загоравшейся в определенной точке кольца, – и чем дальше от этого места находилась загоравшаяся лампочка, тем меньше импульсов он отправлял. Получается, что каждый буферный нейрон сохранял определенную информацию о том, какая именно лампочка вспыхнула. Аналогично, серия исследований, проведенных учеными из лаборатории Ранульфо Ромо, показала, что нейроны префронтальной коры посылают импульсы, когда обезьяна вспоминает, с какой частотой вибрировала металлическая полоска, которой она касалась кончиком пальца [195]. В этом случае нейроны вновь действуют селективно, посылая импульсы пропорционально скорости вибрации. Эти сложные буферные воспоминания о том, где горела лампочка и как часто что-то вибрирует, создаются с помощью разных органов чувств, но удерживаются в одном месте, в префронтальной коре, благодаря схождению всех импульсов из сенсорных областей мозга на самых одиноких нейронах.

Однако и здесь мы снова видим темные нейроны второго типа, которых в префронтальной коре очень много. Большинство нейронов, даже те, которые посылают импульсы, по-видимому, совершенно никак не вовлечены в деятельность по запоминанию. Фунахаси и его коллеги регистрировали активность в общей сложности 288 нейронов, но только 87 из них, всего 30 %, надежно демонстрировали изменение своей активности в промежутке между вспышкой света и сигналом к действию. Тем не менее, если мы будем рассматривать группы нейронов в префронтальной коре, устройство устойчивой памяти станет кристально ясно [196].