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

Успех! Но с привкусом горечи для нас. Ведь это означает, что мы вот-вот упремся в тупик – мы собираемся подавить импульсы, исходящие от нейрона, в котором находимся, и рискуем остаться куковать здесь, пока ваша рука будет тянуться за чертовски соблазнительным печеньем. Ну уж нет! Мы хватаемся за последний исходящий импульс и следуем за ним вверх по аксону к моторным областям таламуса, в то время как его клоны спешат по ветвям аксона вниз, в средний мозг и мозговой ствол – последние бойцы армии торможения, высвобождая нейроны, необходимые для наклона, поворота, движения плеча, вытягивания руки. А мы в таламусе и перепрыгнули через синаптический промежуток. Поскольку вызванный ГАМК отрицательный всплеск напряжения, инициированный прибытием нашего импульса, затухает, теперь, когда поток ГАМК прекратился, этот нейрон таламуса оживает, его напряжение стремительно растет. Он порождает импульс, и мы вместе с ним спешим обратно вверх, в моторную кору.

Только руку протяни

И как раз вовремя. С энергичным потоком импульсов из таламуса, прибывающим в различные отделы моторных областей коры, подготовка завершена. Когда мы прибываем, следуя за молекулами через синаптический промежуток, к пирамидальному нейрону в третьем слое моторной коры, нейроны вокруг нас готовы начать разворачивать алгоритм, как протянуть вашу руку и схватить заслуженный приз. И хотя мы могли бы заняться проверкой, настроен ли каждый из окружающих нас нейронов на определенное сокращение определенной мышцы, скорость или параметр движения – а многие исследователи занимались этим на протяжении десятков лет, – мы уже знаем, что большинство нейронов не будет иметь определенной настройки.

Моторная кора была, пожалуй, первой областью, которая познакомила нас с силой легиона импульсов. В 1986 году Апостолос Георгопулос с коллегами показали, что комбинации импульсов от небольшой популяции нейронов моторной коры позволяют точно расшифровать направление, в котором движется рука в трехмерном пространстве [240]. Но они рассматривали только нейроны с явными настройками, регистрируя импульсы клеток, каждая из которых явно предпочитала определенное направление движения [241]. Потребовалось еще много лет, чтобы осознать, что мы можем с такой же легкостью расшифровывать движения по активности любой совокупности нейронов в моторной коре, настройка которых не имеет значения, ключевым моментом будет их количество – легион [242]. Теперь мы даже умеем, используя импульсы примерно от сотни нейронов моторной коры, расшифровывать, какой из двадцати различных захватов используется для удержания объекта [243].

Но не забывайте: движение – это непрерывное действие, которое происходит в течение времени, это последовательность мышечных сокращений в определенные моменты, вызванная самоподдерживающимся процессом генерации импульсов в правильном порядке. И теперь подготовительное действие привело нейроны моторной коры в нужное состояние, чтобы начать эту последовательность, которая будет двигать вашей рукой. Эта последовательность обезоруживающе, очаровательно, до странности проста.

Марк Чёрчленд, Кришна Шеной и их коллеги пишут, что во время движений руки эта самоподдерживающаяся динамика в моторной коре имеет простое и последовательное поведение: нейроны активируются по очереди [244]. В то время как каждый нейрон может генерировать сложную на вид последовательность возрастаний и уменьшений количества импульсов во время движения руки, в совокупности эти сложные последовательности формируют дугу активности, надежный прилив и отлив импульсов через все нейроны, по эстафете сообщающие друг другу, чья очередь сейчас посылать свои импульсы.

Эта простая форма легиона импульсов контрастирует с тем, что делают мышцы. В процессе кажущегося плавным движения тянущейся и поворачивающейся руки происходят разнообразные и вроде бы внезапные и разнонаправленные изменения в сокращении мышц, но мы не видим подобных внезапных и разнонаправленных изменений в равномерном течении импульсов от большинства нейронов моторной коры, не видим резких отклонений, диких внезапных всплесков или угрюмого молчания. Когда ваша рука движется, в моторной коре преобладают плавные изменения количества импульсов, посылаемых через ее нейроны. В самом деле, даже когда сама ваша рука вращается, как при вращении рукоятки, и тонус ее мышц подвержен быстрым изменениям, сокращениям и расслаблениям, в моторной коре импульсы, по сути, бегут по кругу при каждом обороте колеса [245]. И это именно то, что вы ожидаете увидеть, когда большинство импульсов вообще не являются командами на движение, а вместо этого заняты созданием самоподдерживающейся последовательности. Отсутствие настройки у большинства нейронов моторной коры, по-видимому, объясняется тем, что большинство нейронов занято воспроизводством импульсов, чтобы движение не останавливалось.