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

И теоретики неплохо понимают, какие именно типы сетей генерируют те самоподдерживающиеся импульсы, которые мы наблюдали в действии в вашем мозгу во время операции «Добыть последнее печенье».

Наиболее очевидной была самоподдерживающаяся активность моторной коры, которая заставляла вашу руку подниматься и протягиваться поперек стола, распрямляя пальцы, чтобы схватить печенье. Существует хорошо разработанная теория такого типа самоподдерживающихся сетей, образующих «дугу» активности легиона нервных клеток в моторной коре [276]. Теория, согласно которой сеть моторной коры имеет петли обратной связи, систему баланса, и такой тип связей, что при получении запускающего сигнала на входе она разворачивает самоподдерживающуюся последовательность срабатывания нейронов, генерирующих импульсы. Самоподдерживающуюся, но кратковременную: последовательность импульсов длится дольше первоначального сигнала, но затухает через десятки миллисекунд.

И, конечно, нам известно, что в любом мозге, от человеческого до мышиного, от мозга слизней до личинок дрозофил, все виды движений создаются такими самоподдерживающимися сетями нейронов [277]. Везде, где мы видим ритмические движения – ходьбу, ползание, плавание, – мы находим подобные сети нейронов, которые самостоятельно поддерживают повторяющуюся активность. Единожды полученный входной сигнал о начале движения приводит к тому, что самоподдерживающиеся сети запускают циклы импульсов, а затем замолкают. Каждый всплеск импульсов от нескольких нейронов одновременно приводит к сокращению мышцы; каждый цикл импульсов, пробежавший по всем нейронам сети, создает одно повторение всех фаз движения, один шаг при ходьбе, одно сокращение-растяжение при ползании, один гребок при плавании.

Нейроны префронтальной коры, которые сохраняли информацию о печенье, коробке и ваших коллегах в офисе, делали это при помощи своей постоянной импульсной активности. А постоянную импульсную активность нужно поддерживать. Пока что наиболее убедительная теория о том, как устроена эта буферная память, утверждает, что префронтальная кора содержит сети нейронов, которые связаны друг с другом петлями обратной связи и которые, получая входящие сигналы – помятую крышку коробки, мимолетный шелест одежды прошедшей мимо сотрудницы, – порождают самоподдерживающиеся циклы импульсов, удерживающие эти сигналы в кратковременной памяти [278].

Те же типы сетей, вероятно, обеспечивают принятие решений. Накопленные импульсы в теменной и префронтальной коре могут циркулировать секундами. А такая продолжительность подразумевает поддержку генерации импульсов со стороны самих нейронов. Таким образом, последние теории о том, как нейроны посылают импульсы во время длительных процессов принятия решений, предполагают, что они тоже являются частью подобной сети взаимодействующих друг с другом клеток [279]. При этом одна группа теорий утверждает, что эта обратная связь существует между нейронами в локальных цепях коры головного мозга [280], а другая видит эту обратную связь как большую петлю, выходящую из коры, возвращающуюся в кору и проходящую через базальные ганглии и таламус [281].

Поэтому мы считаем, что в коре головного мозга повсюду есть сети обратной связи, сети нейронов, которые создают собственную динамику. В моторной, префронтальной и теменной коре мы видим импульсные активности, существующие длительное время, которые являются сигнатурами самоподдерживающихся сетей. В других местах коры, даже когда мы явно не ищем такого рода самоподдерживающейся активности, мы можем увидеть строение этих сетей с обратной связью. Подобные схемы связи между нейронами коры примерно одинаковы везде, даже в самых первых областях зрительной коры. Между пирамидальными нейронами имеется множество петель обратной связи в ближайших их окрестностях. Таким образом, даже если мы не можем однозначно утверждать, что наблюдаем самоподдерживающиеся импульсы в этих частях коры, кажется вероятным, что эти области способны их производить.

На мой взгляд, из этого вытекает интересная идея. В вашей моторной коре мы видели множество нейронов, которые явно не были настроены на управление движением вашей руки. Для исследователей, обнаруживающих отсутствие настройки, это не становится неожиданностью, потому что теория о том, что моторная кора содержит самоподдерживающуюся сеть, предсказывает это: должны быть нейроны без настройки, потому что эти нейроны являются частью петель обратной связи, не получающих напрямую входящих сигналов и не отправляющих выходных непосредственно в спинной мозг. Но, путешествуя по вашему мозгу, мы дали имя нейронам, у которых не было очевидной реакции на внешний мир: темные нейроны второго типа. Мы видели их повсюду.