Как мозг работает на уровне нейронных цепей

Оптогенетика — это, можно сказать, первое свидание ней­ронауки с мозгом. Первая их реальная возможность вступить в диалог — когда начинается двусторонний обмен информацией. Оптогенетика позволяет ученым избирательно «слышать» мозг, наблюдая за тем, как активизируется одна выбранная ими функ­ционально значимая цепочка нейронов.

Благодаря тому, что оптогенетика способна подавлять возбуж­дение нервных клеток, диалог между учеными и мозгом может быть избирательно остановлен. Например, блокировав возбуж­дение аксонов, передающих сигнал «сверху вниз» (downstream)^[126] от первичной зрительной коры непосредственно к сетчатке гла­за, и наблюдая за остаточной активностью, можно вычленить ту информацию, которую глаз самостоятельно посылает в мозг. Эта же задача решается и по-другому. Блокируя поток данных, идущих «снизу вверх» (upstream), можно выделить активность мозга, отражающую его «предположения и ожидания» (expecta­tions) — то есть связанную с механизмами памяти и прогнози­рования. Это все равно, что управлять диалогом людей, попере­менно заставляя замолкать то одного говорящего, то другого — и сортируя, таким образом, фрагменты разговора. В конечном счете, вы можете и реконструировать диалог, снова собрав его по этим фрагментам.

Совершенно очевидно: важны информационные потоки, иду­щие в обоих направлениях. Однако тот факт, что сверху вниз по­ступает в ю раз больше данных, свидетельствует: нисходящий поток принципиально важнее. Наблюдая за ним, можно судить о том, какие воспоминания мозг извлекает из хранилищ своей памяти. Иначе говоря, вы можете точно установить, в какой ча­сти мозга хранится та репрезентация объекта, данные о котором поступают сверху вниз, переходя на уровень отдельных нейро­нов.

Именно этим и занят Бойден. Действуя в сотрудничестве с уче­ными из Стэнфордского, Калифорнийского и Нью-Йоркского университетов, он экспериментирует с крысами, исследуя, ка- ким образом ожидания мозга влияют на зрительное восприятие. Давно известно, что люди видят то, что хотят увидеть, — неза­висимо от того, что происходит в действительности. И виновник подобного поведения тоже известен — нейронная цепь, реали­зующая обратную связь: высшие уровни мозга навязывают низ­шим то, что последним следует видеть. «Многие люди мыслят так, что высшие уровни, ответственные за формирование струк­турных связей в картине мира, создают модели, на основе кото­рых и действуют сенсорные уровни, отвечающие за начальное восприятие», — утверждает Бойден. Однако детали в механизме обратной связи все еще окутаны покровом тайны. В своих ис­следованиях Бойден и его коллеги активируют высшие уровни в системе визуального восприятия крыс и регистрируют те сиг­налы, которые следуют в направлении сверху вниз и переходят на низшие уровни.

Если бы у нашего мозга не было иного выбора, кроме как при­нимать все увиденное глазами без возможности хоть как-то это подправить, то что бы мы видели на самом деле? Кто-то может подумать, что мы узнали бы мир именно таким, каков он есть в действительности — не «подредактированный», не пропу­щенный через наши внутренние фильтры. В 1793 году об этом мечтал Уильям Блейк, писавший: «Будь наше восприятие ни­чем не замутнено, все вокруг представало бы перед человеком неискаженным и первозданным». Однако нейроученые пред­сказывают, что в подобном случае нас ожидает не трансцендент­ная ясность окружающего, а полная сумятица в голове. Человек ощущал бы себя словно потерявшим вес и плавающим в состоя­нии невесомости внутри сферы из 500 работающих телевизоров. Чтобы мир не казался бессмысленным, наш мозг должен дей­ствовать избирательно. Т. С. Элиот был куда ближе к истине, чем У.

Грустное, отчасти, заключение, но есть в нем и скрытая сила. Суть в том, что подобное понимание облегчает нам задачи от­правки информации в мозг и получения ее обратно. Мы должны

активировать или, если угодно, расшифровать воспоминания, накопленные мозгом в течение того времени, когда человек на­блюдает мир. Непросто, разумеется, но концептуально — впол­не возможно. Как утверждает Джефф Хокинс, передача инфор­мации от высших уровней сознания к низшим может означать | только одно: мозг предвидит то, что должен увидеть, услышать или почувствовать.

В этой связи становится очевидным и следующее. Если мозг располагает хранимыми в его тканях перцептивными моделями, то они должны быть закодированы в виде определенных схем, образованных синаптическими связями между группами нейро­нов. К примеру, опыт восприятия красного цвета должен отобра­жаться в определенном схеме (паттерне) той активности нейро­нов, которая ассоциируется с восприятием красного^[127]. И наш мозг не пытается строить восприятие красного цвета с чистого листа, но создает представление о нем, руководствуясь теми инструк­циями, которые закодированы в соответствующих нейронных цепях.

Подобное производимое мозгом моделирование имеет важ­ное значение для понимания того, на что способна технология, связывающая одно сознание с другим. Образы знакомых челове­ку объектов или имеющие к ним отношение воспоминания (на­пример, животные, автомобили, здания) могут быть легко пере­даны другому лицу. С принципиально новыми объектами дело обстоит гораздо сложнее, поскольку с ними сложившиеся вну­тренние модели, которые мозг мог бы вызвать из памяти, еще не ассоциированы. Как уже упоминалось ранее, перцепции нельзя вызвать из глубины сознания так, как если бы они были подоб­ны цифровым фотоснимкам, — сам механизм наших воспоми­наний работает по-другому. Однако если два мозга разделяют некие общие представления, то возбуждение нейронов в одном из них может быть определено и адекватно передано в соответ­ствующий участок другого.