Книга: Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

Формирование идеи

Формирование идеи

Совокупности клеток, пандемониум, конкурирующие коалиция, аттракторы, зоны конвергенции с повторным входом… По всей видимости, в каждой из этих теорий есть крупица истины, и моя собственная теория глобального нейронного пространства во многом основана на этих теориях предшественников⁴⁰. Я полагаю, что сознательное состояние возникает из стабильной, сохраняющейся в течение нескольких десятых долей секунды активации подгруппы активных нейронов рабочего пространства. Эти нейроны распределены по различным областям мозга и отвечают за различные аспекты одной и той же ментальной репрезентации. Для того чтобы оценить «Мону Лизу», требуется совместная активация миллионов нейронов, работающих с предметами, фрагментами смысла и воспоминаниями.

В процессе доступа в сознательный опыт между этими нейронами происходит двусторонний обмен информацией, реализуемый посредством длинных аксонов нейронов рабочего пространства и представляющий собой во многом параллельные попытки создать согласованную и синхронную интерпретацию. Когда эти процессы сливаются в один, возникает сознательное восприятие. Совокупность клеток, работающая с содержанием этого сознательного восприятия, распределена по всему мозгу, и фрагменты релевантной информации, выделенные той или иной областью мозга, объединяются потому, что под влиянием нейронов с длинными, далеко протянувшимися аксонами все прочие нейроны синхронизируют свою деятельность.

Возможно, синхронность нейронов является главным условием возникновения сознания. Сегодня мы все чаще наблюдаем, как удаленные друг от друга нейроны формируют крупные совокупности, синхронизируя собственные импульсы с фоновыми электрическими колебаниями⁴¹. Если эта картина соответствует действительности, тогда кодирующая все наши мысли мозговая сеть должна походить на рой светлячков, огоньки которых мерцают в едином для всей группы ритме. В отсутствие сознания в мозгу могут возникать локальные синхронизированные совокупности клеток — например, когда мы бессознательно кодируем значение слова в языковых сетях левой височной доли. Но префронтальная кора не получает доступа к соответствующему сообщению, поэтому оно не имеет обширного распространения и не проникает в сознание.

Предлагаю вам еще одно умозрительное изображение нейронного кода сознания. Вообразите себе 16 миллиардов нейронов коры вашего головного мозга. Каждый нейрон реагирует на ограниченное количество стимулов. Разнообразие стимулов, вызывающих реакцию, поражает: только в зрительной коре имеются нейроны, реагирующие на лица, руки, предметы, перспективу, формы, линии, кривые, цвета, трехмерность… Когда мы воспринимаем некое изображение, каждая клетка обрабатывает не более нескольких битов информации, но все вместе эти клетки могут создавать репрезентации огромного количества мыслей. В соответствии с моделью глобального рабочего пространства в каждый момент из этого огромного набора возможностей избирается один-единственный вариант, который и попадает в фокус нашего сознания. В этот момент происходит возбуждение всех соответствующих нейронов, которые действуют частично синхронно и подчиняются подгруппе нейронов префронтальной коры.

Важно понять, что в этой схеме кодирования информацию несут и те нейроны, которые молчат и не подают импульсов. Их молчание дает другим понять, что свойство, с которым работают эти нейроны, в данном случае отсутствует или не имеет значения для имеющегося на данный момент ментального образа. Содержание сознания в равной степени зависит как от активных, так и от бездействующих нейронов.

В процессе финального анализа сознательное восприятие можно сравнить с работой скульптора, который берет глыбу мрамора, отсекает большую часть и постепенно проявляет в камне собственное видение. То же и в мозгу: поначалу никак не связанные между собой сотни миллионов нейронов рабочего пространства подают исходные импульсы, но большую их часть мозг заглушает, оставляя активной лишь малую долю этих нейронов. Активная группа нейронов в буквальном смысле слова очерчивает контуры сознательной мысли.

Рисунок, образуемый активными и бездействующими нейронами, может послужить объяснением возникновения второго автографа сознания: волны РЗ, о которой шла речь в главе 4, — скачке положительного напряжения, регистрируемого в верхней части головы накожными датчиками. В период сознательного восприятия небольшая группа нейронов рабочего пространства становится активна и влияет на содержание наших мыслей, а активность других групп подавляется. Активные нейроны передают сообщение по коре головного мозга, посылая электрические импульсы по длинным аксонам, но в большинстве случаев получателями этих сигналов оказываются подавленные нейроны. В этом случае сигналы действуют как глушилка, словно бы сообщая таким группам: признаки, за которые отвечаете вы, сейчас неважны, поэтому помолчите, пожалуйста. В кодировании сознательной идеи принимают участие небольшие участки активных и синхронизированных между собой клеток, а также обширные пространства, занятые нейронами с подавленной активностью.

Геометрия клетки такова, что синаптический разряд активного нейрона движется от вынесенных наружу дендритов к телу клетки. Нейроны одной группы расположены параллельно по отношению друг к другу, их электрические заряды складываются, и на поверхности головы возникает медленная волна с отрицательным зарядом, местоположение которой соответствует местоположению областей, кодирующих сознательный стимул⁴². Но нейронов с подавленной активностью по-прежнему больше — и их разряды, складываясь, образуют электрический разряд с положительным потенциалом. Число подавленных нейронов превосходит количество активных во много раз, поэтому в итоге разряды с положительным потенциалом складываются в большую волну на поверхности головы — в волну РЗ, которую мы с легкостью фиксируем всякий раз при возникновении доступа в сознательный опыт⁴³. Вот и все — мы объяснили появление второго автографа сознания.

Моя теория прекрасно объясняет, почему волна РЗ так сильна, универсальна и воспроизводится снова и снова: она указывает в основном на то, что не имеет отношения к нашим текущим мыслям. Содержимое сознания связано не с массированным положительным разрядом, а с локальным отрицательным. Эдвард Фогель и его коллеги из Университета Орегона подтвердили эту идею, опубликовав работу, в которой чудесно продемонстрировали связь отрицательного напряжения в теменной коре с текущей рабочей памятью, содержащей пространственные структуры⁴⁴. Всякий раз, когда мы запоминаем несколько предметов, слабое отрицательное напряжение позволяет точно определить, сколько предметов мы видели и где они находились. Напряжение сохраняется ровно столько, сколько мы помним о предметах, усиливается, когда мы заносим предметы в память, становится особенно интенсивным, когда мы уже не можем удержать все предметы в памяти, исчезает, когда мы забываем о них, и всегда неизменно указывает на то, сколько предметов мы помним. В работе Эдварда Фогеля отрицательное напряжение в точности очерчивает границы сознательной репрезентации в полном соответствии с теорией рабочего пространства.