Глава пятая. Наш мозг сложнее, чем Галактика

Если мы намерены вести разговор о том, как подключиться к человеческому мозгу, то нужно представлять себе его устрой­ство. Начнем с общей картины, затем рассмотрим особенности, исключительно важные в связи с возможным применением им- плантов, и, наконец, сосредоточим внимание на нейронах как таковых.

Мозг — не однородная, как желе, масса из нейронов. Если его препарировать, то можно заметить: внутренняя часть у него — бе­лого цвета, а внешняя («корковая оболочка», если угодно) выгля­дит серой. Последнюю еше называют новой корой, или неокор- тексом (neocortex). Этимология термина восходит к латинскому выражению «новая кора», потому что таковой она представля­лась первым анатомам. Ее глубина — около двух миллиметров, что составляет толщину примерно шести визитных карточек. Казалось бы, совсем немного, однако именно в неокортексе со­средоточена основная часть нашей сознательной деятельности. Именно здесь интерпретируется сенсорная информация, форми­руются направляемые к органам и частям тела команды, а также вырабатываются осознанные решения.

Может показаться довольно странным, что столь важные мыс­лительные процессы происходят на поверхности мозга, а не в его глубине. Однако этому есть два ясных объяснения. Во-первых, новая кора — наиболее «юная» в эволюционном смысле часть мозга. Она как бы венчает собой пирамиду тех структур, которы­ми мы обладаем — наряду с собаками, кошками, крысами, игуа­нами и рыбами. Во-вторых, она имеет наибольшую, в сравнении с другими частями мозга, площадь — благодаря многочислен-

97

ным складкам и извилинам. Ели вынуть мозг из черепной короб­ки и, отделив новую кору, развернуть ее, расправив все складки, то она окажется размером с большую столовую салфетку. (Для сравнения: размер неокортекса крысы примерно равен площади почтовой марки).

С нашей точки зрения, очень удобно, что «продвинутая» де­ятельность мозга совершается именно на его поверхности.

Неокортекс, как и многие другие ткани мозга, образован из особых клеток, называемых нервными. Каждая из них — или нейрон — имеет три основных части. Дендриты предназначены для принятия «входящих» сигналов (inputs), поступающих от других нейронов. Тело, или ядро нейрона, представляет собой основную часть такой клетки. И есть еще аксон, назначение ко­торого — посылать «исходящие» сигналы (outputs). У большин­ства нейронов есть по одному аксону, однако последний обычно на некотором расстоянии от ядра начинает ветвиться, благода­ря чему может соприкасаться с дендритами многих других ней­ронов.

Нейрон должен воспринимать электрические разряды, кото­рые называются потенциалами действия и передаются дендри­тами. Обрабатывая входящую информацию, он «решает», пере­дать ли ему по аксону свой импульс потенциала действия. То есть нейрон — это, в сущности, маленькое устройство для принятия решений. Вопрос о том, сколько в человеческой голове подобных решающих устройств, все еще обсуждается, однако обычно при­водится цифра юо миллиардов^[72].

Область, в которой аксон одного нейрона встречается с ден­дритами другого, называется синапсом. Сила последних может различаться. Некоторые передают сигнал (потенциал действия) даже при слабом возбуждении, другие же нуждаются в более вы­соком уровне электрического заряда. Сила конкретного синапса может изменяться, иногда — очень быстро. Более того, нейроны постоянно создают новые синаптические связи, а в некоторых случаях — разрушают уже созданные. Вот почему геометрия свя­зей между ними постоянно изменяется. Поэтому точная конфи­гурация синапсов в определенный момент времени показывает, в какой именно области размещается очаг нервного возбуж­дения.

Сколько синапсов включает в себя человеческий мозг? Каждый кубический миллиметр новой коры содержит их от 86о миллионов до 1,3 миллиардов^[73]. По примерной оценке, в неокортексе их — от 164 до 200 триллионов. Общее же число синапсов в мозге в целом — значительно больше. В одном из исследований указывается: для составления карты-схемы всех синаптических связей мозга (при существующем уровне техно­логического развития) понадобилось бы ю тысяч работающих в автоматическом режиме микроскопов и 30 лет непрерывных наблюдений, а для записи полученных данных — компьютерный жесткий диск емкостью в юо миллионов терабайт^[74].

Это значит, что человек, который ночью смотрит в усыпан­ное мириадами звезд небо и думает, как он мал, воспринима­ет все ошибочно. Да, физически человеческое существо мень­ше Галактики. Однако его головной мозг содержит столько же нейронов, сколько она — звезд. А именно — юо миллиардов. (Забавно, но это сущая правда). К тому же синаптические свя­зи между нейронами позволяют передавать объем информации больший, чем тот, что возможен между звездами. Воздействовать друг на друга силами гравитации и, если расстояние не слишком велико, обмениваться тепловым излучением — вот и все, что те могут. Между тем, происходящее в головном мозге каждого из нас — на много порядков сложнее, чем что-либо в небе у нас над головами.

И лучшее тому доказательство я вижу вот в чем: когда бы че­ловек ни говорил себе, как он мал, Галактике нечего сказать ему в ответ. Она недостаточно сложна, чтобы иметь свои собственные мысли. Путь эволюции, вероятно, таков, что в процессе развития возникают меньшие по размерам, но все более сложные формы жизни. Галактики очень стары. Мозги же тех, кто обладает само­сознанием, пользуется языком и создает орудия труда, напротив, очень молоды.

Именно синапсы, а не нейроны превращают мозг в то, чем он является. Синаптические связи возникают и исчезают легко, по­тому что два нейрона в действительности никогда не соприка­саются в полной мере — между ними всегда остается небольшая щель. Этот промежуток могут заполнять особые химические ве­щества, и их присутствие позволяет дендритам передавать сиг­нал ядрам нейронов.

Синапс

передается посредством электрических импульсов, но между нейронами — с помощью химических веществ.

Большинство нейронов в неокортексе имеют ОТ 1 до ю тысяч синаптических связей. В других частях мозга (например, в моз­жечке) нейроны одного типа могут иметь от 150 ДО 200 тысяч таких связей^[75].

Даже наименьшие из этих цифр таковы, что в них трудно по­верить. Каким образом один малюсенький нейрон может быть связан с тысячей других, не говоря уж о 200 тысячах? Однако давайте еще раз взглянем на изображение нейрона из неокор- текса. Из ядра этой нервной клетки выходит один аксон — этим путем наш нейрон передает сигнал другим нейронам. Дендриты в верхней части рисунка показывают, как наш нейрон получа­ет импульсы от других нервных клеток. Нельзя не заметить: для создания соответствующих связей есть немало возможностей. В свободном от связей пространстве находятся «дыры» — места прохождения капилляров. Их можно легко представить в виде трубок, проходящих через лист бумаги под углом в 90 градусов. Нанопроводники, с которыми экспериментирует Линас, идут по капиллярам так, как показано на иллюстрации ниже.

Вот аналогия, с помощью которой можно представить уро­вень развития и всю сложность головного мозга человека. Находясь в толпе, вы можете двумя руками коснуться двух дру­гих человек. Однако вообразите себе, что у вас три или четыре руки, и на каждой есть несколько десятков пальцев длиной в не­сколько футов. А на них, как на ветвях дерева, имеется по не­сколько десятков отростков, и каждый — длиннее того пальца, от которого тянется. А теперь вообразите, насколько плотную сеть, проникая в толпу, смогут образовать ваши конечности, и их пальцы, и отростки на кончиках последних! Почувствуйте, как они пульсируют и сжимаются.

Все эти импульсы и сжатия, которые вы ощущаете, — они у вас в голове, и вы суммируете их. Когда в некий момент их становит­ся достаточно много, вы можете направить наружу собственный «большой» импульс, вобравший в себя энергию всех «малых».

Либо вы направляете последние наружу реіулярно, но, получая извне определенную их порцию, на некоторое время делаете паузу. Кроме того, вы можете самостоятельно менять ритм та­кого взаимодействия. Однако почему вы это делаете, вы и сами не знаете. Просто вам известно, что все должно происходить по­добным образом, и не нужно ничему мешать.

Что, если нам расширить границы этой аналогии и прибли­зить ее к реальной деятельности головного мозга? Представьте себе, что находитесь в толпе из 100 миллиардов человек. (В то время, когда пишутся эти строки, население Земли составляет 6,8 миллиардов). При этом руки тех, из кого состоит воображае­мая толпа, не только встречаются и крепко хватают друг друга, но и периодически разжимаются и находят контакт с другими руками. Случается, некоторые люди умирают и их руки бессиль­но падают — зато в других местах рождаются и занимают свои места новые участники происходящего. (Мозг может создавать новые нейроны — в добавление к уже установившимся синапти­ческим связям). Иными словами, сетевая структура, о кото­рой мы говорим, может изменяться — причем в широких преде­лах — в двух отношениях.

Еще одна примечательная особенность. Значительная часть активности осуществляется циклическим образом. Руки у не­которых людей в придуманной нами толпе могут быть заметно длиннее, чем у прочих, и потому способны протянуться очень далеко. Те, чьих рук коснулись, отвечают тем же. Это значит, что возбуждение в одном месте влияет на уровень возбуждения в другом. Волна, возникшая во втором очаге возбуждения, воз­вращается обратно и, в свою очередь, воздействует на первый.

Если принять подобную точку зрения, то толпа в юо милли­ардов человек и і квадрильон встречающихся рук — точный об­раз того, что существует в каждом из нас. Целая вселенная, обра­щенная к самой себе. И ведь это еще не все — вокруг есть немало других подобных толп. Всего — 6,8 миллиардов. И применитель­но к каждой действует та же закономерность: исходящий сигнал способен изменять входящий. Ваша мысль воздействует на мыс­ли другого человека, его мысли, в свою очередь, отражаются на ваших собственных, а те вновь влияют на мысли окружающих — и цикл продолжается снова и снова.

Один мозг («юо миллиардов человек») устанавливает связь с триллионами «рук» — и возникает симультанное многоуровне­вое циклическое взаимодействие с возвратным усилением сиг­нала. Оно материально и подчиняется законам физики, но имеет совершенно нелинейный характер. Фактически, оно существует на грани полного хаоса, но никогда не теряет внутренней орга­низации. Напротив, множественность случайных связей только усилйвает самодостаточность подобного взаимодействия.

Оно невероятно плотное. Безумно сложное. Возможно, слож­нее Галактики.