«Люди прямо таки отчаянно требуют теорий. Наша область исследований настолько сыра в концептуальном плане, что мы поныне находимся на уровне эмпирических обобщений, где ничего нельзя исключать». Эндрю Финк.
Понять смысл колоссально запутанных проводящих путей и связей в мозге – одна из главных задач нейробиологии.
Представьте, что вы надели наушники и целыми днями слушаете китайскую речь… Выучите вы, таким образом, китайский язык? Достаточно ли будет только одного стимула, поступающего через слуховой анализатор? Ответ очевиден.
Давайте рассмотрим некоторые известные особенности в строении мозга – его проводящих путей – с тем, чтобы представить один, рациональный, с нашей точки зрения, из механизмов его работы.
Ранее, мы сравнивали функцию первичной зрительной коры – поле 17 – с функцией гипппокампа. Поражение зоны 17 приводит к полной слепоте, как животных, так и человека. Поражение гиппокампов – напомним, что через эти структуры в кору передаются наборы спаренных стимулов – приводит к полной потере способности фиксировать в памяти информацию всех модальностей. А, спаренные стимулы являются основой условного рефлекса. Но ведь, существуют проводящие пути от поля 17 к вторичным зрительным зонам – полям 18 и 19, и далее к сенсомоторной и фронтальной коре, где осуществляется хранение информации. Это значит, что по этим проводящим путям информация в память не попадает, то есть, она должна пройти в зону её хранения через гиппокамп.
Теперь вспомним историю Генри Молисона – человека с разрушенными гиппокампами. Он был неспособен запоминать текущие события, но моторная память у него сохранялась. То есть, будучи обученным каким-либо действиям, он эти навыки сохранял, но не помнил, как он этому научился.
Удивительно, что только в последние годы выявлена способность мозжечка одновременно с корой, формировать все виды классических условных рефлексов, которые, в наших терминах, обеспечиваются наборами спаренных стимулов. Благодаря связям клеток Пуркинье мозжечка со всеми сенсорными системами, а также с нижней оливой, откуда поступают сигналы обо всех совершаемых безусловных рефлексах, клетки Пуркинье представляют уникальную основу для конвергенции условного и безусловного сигналов. То есть, условные рефлексы образуются на базе безусловных.
Таким образом, в наших терминах, в «нейронах памяти» мозжечка хранятся разные наборы спаренных стимулов. Разрушение нижней оливы препятствует формированию условных рефлексов в мозжечке. Частичным разрушением ядер моста, откуда берут начало мшистые волокна, несущие афферентную информацию к клеткам Пуркинье, можно вызвать выпадение условных рефлексов на специфическую модальность. Это значит, что в мозжечке имеются структуры, которые участвуют, как в сохранении, так и в формировании наборов спаренных стимулов.
Такая же процедура – организация спаренных стимулов– может происходить и в других структурах, в миндалине, например, или в четверохолмиях среднего мозга, поскольку в различных структурах мозга, те или иные процессы, порой, неоднократно дублируются. Напомним, что, по версии Майкла А. Арбиба («Метафорический мозг»), верхние двухолмия и, по-видимому, нижние, связаны с рецепторами всех органов чувств.
Итак, в предлагаемой версии, гиппокамп, мозжечок или другие структуры формирует стимулы от двух разных модальностей: Логично предположить, что для того, чтобы зафиксировать в памяти элемент движения в ответ на зрительный, например, стимул, необходимо, чтобы на определенной структуре или нейроне сошлись два стимула. Один – это нисходящий гармонический сигнал, от нейрона зрительной коры после разложения в ряд Фурье сигналов от рецепторов.
Другой – восходящий, от проприоцептора нервно-мышечной единицы, или мышечного анализатора, который подаёт гармонический же сигнал обратной связи. Этот сигнал взаимодействует с сигналом от внешних (зрительных, в данном случае) рецепторов, в какой-то из обозначенных выше структур мозга. Ведь, сигнал, для его фиксации в памяти, должен поступить от уже сократившейся мышцы в ответ на зрительный стимул. То есть, проприоцептор, в предлагаемой версии, кроме подачи команды на отключение сигнала, который подается из моторной коры на сокращение мышцы, одновременно передает сигнал в одну из структур мозга, где образуется спаренный стимул с сигналом от нейрона зрительной коры. Этот спаренный сигнал и передается к «нейронам памяти» мозжечка, так как только мозжечок обладает способностью в любой момент времени заблокировать любую двигательную реакцию или, наоборот, дать ей возможность реализоваться.
Таким образом, в предлагаемой схеме, рецепторы разных анализаторов – зрительного, слухового, тактильного и т.д. – образуют с проприоцепторами мышечного анализатора спаренные стимулы на разных структурах мозга, по-видимому, в зависимости от специфики передаваемых сигналов. Эти спаренные стимулы, в виде определенных собственных частот, фиксируются в «нейронах памяти» коры и мозжечка. Напомним, что, в предлагаемой версии, “нейроны памяти” – это разновидности гранулярных нейронов.
Предполагается, что нейрон гиппокампа, на котором конвергирует и далее передается в мозжечок одна пара стимулов, следующим актом, через доли секунды, может воспринять и передать далее, уже другую (сходственную) пару стимулов – от проприоцептора другого мышечного волокна и другого нейрона первичной зрительной коры.
Из этих рассуждений можно сделать неожиданный вывод: Информация в мозге хранится исключительно в виде наборов спаренных стимулов. Впрочем, не исключено, что свою интерпретацию результатов исследования я выдаю за факт. Можно сделать и еще один неожиданный вывод: Мозг осуществляет Фурье-разложение хаотичного набора сигналов от рецепторов, то есть, распределяет их по гармоническим частотам, посредством химической передачи нервного импульса. И, осуществляет мозг это за тем, чтобы в дальнейшем объединять их попарно и получать огромное количество самых разных наборов спаренных стимулов. А, эти наборы спаренных стимулов и фиксируются «нейронами памяти» коры большого мозга и мозжечка, посредством приобретения ими новых собственных частот импульсации.
Наконец, с этой версией, становится более очевидным, что вся информация, связанная с осуществлением моторных действий, формируется и хранится в мозжечке. А всё, что связано с эмоциональной и когнитивной составляющей действий, формируется, то есть, организуется в спаренный стимул, в гиппокампе и миндалине и передается во фронтальную кору. В случае разрушения гиппокампов, в памяти эта конструкция не фиксируется.
Представьте, что вы переходите дорогу в неположенном месте и слышите сигнал автомобиля, визг тормозов, запах жженой резины, брань водителя. В «нейронах памяти» коры, через гиппокамп зафиксируются такие наборы спаренных стимулов: сигнал автомобиля – визг тормозов; сигнал автомобиля – запах резины; сигнал автомобиля – брань водителя; визг тормозов – запах резины; визг тормозов – брань водителя; запах резины – брань водителя. Теперь, понятно: чтобы запомнить некое понятие на китайском языке, вы должны не только услышать это слово, но и увидеть обозначаемый им предмет или услышать его перевод.
В наблюдениях и экспериментах, исследователями обнаружено появление у нейронов новых аксонных терминалей и отмирание старых отростков. Объяснение этим процессам сводилось к потребности усиления или ослабления связей между нейронами. В предлагаемой версии, этот процесс непосредственно участвует в формировании памяти.
Итак, переданная в мозжечок или кору мозга информация в виде спаренных стимулов, фиксируется в специализированных нейронах в виде приобретения ими собственной частоты импульсации. После чего, входящие связи нейрона уже не нужны и отмирают, а нейрон в течение оставшейся жизни будет постоянно и спонтанно посылать по аксону импульсы своей «собственной» частоты.
Осталось придумать схему взаимодействия разных нейронных структур, в рамках предложенной концепции. Неожиданно для себя, автор пополнил ряды бихевиористов. Возможно, эта статья даст новые аргументы в пользу сторонников этого учения.
Теперь давайте вспомним, что связь нейрона моторной коры с мотонейроном и мышцей генетически детерминирована (обусловлена). Это значит, что связь эта присуща всему виду. То есть, если идентифицировать нейроны моторной коры у двух представителей вида и нарушить их функцию, то у этих особей наступит паралич одних и тех же мышечных единиц.
Эта схема продолжает рисунок, приведенный в предыдущей главе. Здесь дополнительно показано, как копия сигнала от нейрона моторной коры (точка 1) через промежуточную структуру (точка 15) передается в структуру мозжечка своей стороны (точка 16). Далее, сигнал передается через проводящие пути на другое полушарие мозжечка к нейрону, антагонисту нейрона моторной коры (точка 3) для синхронизации сигналов от этих нейронов. Аналогичный процесс синхронизации сигналов, управляющих противоположным действием, на рисунке не показан. То есть, процессы синхронизации движений, протекающие в мозжечке, аналогичны таковым процессам в коре мозга, описанным в предыдущей главе.
Чтобы зафиксировать в «нейронах памяти» мозжечка элемент движения, необходимо, чтобы сигнал от рецептора (точка 5, рисунок) был передан в структуру НКТ таламуса (точка 17), где происходит Фурье-разложение этого сигнала на гармонические частоты. И далее – в структуру первичной зрительной коры (на рисунке объединена с точкой 17), и затем – в структуру гиппокампа (точка 18). Сюда же поступает сигнал обратной связи от проприоцептора мышечной единицы (точка 19). Затем, этот спаренный стимул поступает к «нейрону памяти» мозжечка (точка 20). Последний, с этого момента, пребывает в состоянии постоянной и спонтанной импульсации на своей «собственной» частоте.
В предлагаемой версии, эти нейроны находятся в тонком слое гранулярных нейронов мозжечка – аналогу тонкого слоя гранулярных нейронов фронтальной коры, присущему хищникам и приматам. Вспомним, что в нашей схеме, тонкий слой гранулярных нейронов фронтальной коры – это один из элементов, необходимых для проявления феномена сознания.
Многочисленные пересечения линий на такой простой схеме обусловлено тем, что объемную структуру приходится изображать на плоскости. Но, главное здесь то, что не имеют места всякого рода замкнутые контуры, которые вы обязательно найдете в подобных схемах у других авторов. В предлагаемой версии, никаких нервных контуров, по которым, якобы, осуществляется, так называемая, реверберация, или циркуляция нервных импульсов просто не существует. (Заштрихованными элементами на рисунке изображены постоянно и спонтанно импульсирующие «нейроны памяти»).
Для последующих глав четвертой части в качестве эпиграфа подошло бы признание выдающегося физика Нильса Бора: – «Мой метод работы состоит в том, что я пытаюсь высказать то, чего и высказать пока не могу, поскольку не знаю этого сам».
Все главы рубрики «Введение в теорию мозга» можно читать вне общего контекста. Но, для лучшего понимания организации мозга, желательно читать их в пронумерованной номерами глав последовательности.
* * *
