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

Теперь рассмотрим сон. Можно наивно предположить, что сон – это «выключение» вашего мозга, что нейроны перестают разговаривать друг с другом. Однако мозг не может этого сделать; в конце концов, во многих странах фиксация того факта, что нейроны перестали отправлять друг другу импульсы, является по закону ключевым элементом определения смерти. На самом деле нейроны во всех структурах вашего мозга продолжают посылать импульсы на протяжении всего вашего сна [257]. В самой глубокой стадии глубокого сна нейроны по всей коре примерно раз в секунду переключаются между вспышками активности и периодами тишины. И они переключаются все вместе, синхронно по всей коре головного мозга, скоординированно отправляя волну импульсов, а затем синхронно замолкая, что представляет собой совершенно противоположную картину по сравнению с нерегулярной, несинхронизированной активностью бодрствующего мозга. Тем не менее в этой фазе медленного сна нейроны кортекса посылают в сумме столько же или даже больше импульсов, сколько и во время бодрствования. При этом во время фазы быстрого сна (БДГ-фазы, от БДГ – «быстрые движения глаз») те же самые нейроны отправляют нерегулярные, нескоординированные импульсы и картина их активности такова, как будто вы бодрствуете. За исключением того, что они не оказывают большого влияния на окружающий мир, потому что мотонейроны в позвоночнике неактивны, глубоко подавлены, блокируя доступ мозга к мышцам вашего тела [258]. Сон, таким образом, наполнен спонтанными импульсами, порожденными не в ответ на входящие сигналы, но все же добавляющими шума и суеты активности.

Эта спонтанная активность наблюдается в ваших нервных клетках с первых дней вашего существования [259]. В развивающемся мозге зародыша и плода, повсюду, в сетчатке, в коре, в полосатом теле, в черной субстанции среднего мозга и в его стволе, нейроны спонтанно посылают импульсы, прежде чем появится что-либо, что могло бы их вызвать. Импульсы в сетчатке и зрительной коре появляются до того, как откроются глаза. Импульсы в сенсорной зоне коры, получающей сигналы от вибрисс, появляются до того, как усы начнут движение.

Спонтанная активность мозга по мере развития зародыша и плода имеет множество причин. Она контролирует, сколько нейронов рождается и какие отмирают. Она формирует сами нейроны и сеть соединений между ними. Начальные связи между нейронами в коре кажутся случайными, синапсы появляются везде, где аксон касается дендрита [260]. Насколько далеко нейрон протянет свой дендрит по мере развития, не является жестко генетически детерминированным, но регулируется его собственной активностью. Дерево растет, пока нейрон недостаточно активен, ища новые входящие данные, более многочисленный легион, чтобы легче было довести нейрон до критического уровня. И наоборот, дерево сжимается, если нейрон излишне активен, пытаясь сократить число входящих сигналов, уменьшает легион и затрудняет достижение критического потенциала [261]. Спонтанные импульсы присутствуют в нервной ткани с самого начала формирования мозга в первом триместре беременности.

Несомненно, спонтанные импульсы играют различную роль при формировании мозга у эмбриона, во сне и в повседневной жизни в состоянии бодрствования. Но независимо от их роли возникать эти спонтанные импульсы могут двумя способами: их может генерировать сам нейрон или они могут возникать в группах нейронов, объединенных в сеть.

Кто это сказал?

Здесь мы встречаемся со вторым заблуждением: нейрон всегда нуждается в получении сигналов от других нейронов, чтобы произвести импульс. Если мы видим, что нейрон посылает импульс, то это должно быть вызвано каскадом всплесков потенциала, бегущих по его дендритному дереву, которые, соединяясь в теле нейрона, доводят его до критического уровня, после чего он испускает импульс.

И это тоже не совсем так. Поскольку самым простым способом получить импульсы будет генерация нейроном собственных, не вызванных входящими сигналами импульсов [262]. В буквальном смысле слова спонтанных.

Мы столкнулись с некоторыми из этих странных нейронов в базальных ганглиях. Этот нескончаемый поток ГАМК из выходных нейронов, стена на пути вызывающих движение импульсов, был спонтанной активностью. Непрерывная пулеметная очередь импульсов, мешающих вам танцевать макарену на столе вашего босса, исходит от нейронов, которые настолько любят отправлять импульсы, что делают это, даже лежа в одиночестве в чашке Петри на лабораторном столе. Аккуратно выньте выходной нейрон базальных ганглиев из мозга, и пока вы сможете поддерживать его в живых, он будет выплевывать импульсы с регулярностью метронома каждые 100 миллисекунд или около того.